FF現(xiàn)場(chǎng)總線使用說明書

1、 . FF現(xiàn)場(chǎng)總線使用說明書1 引言FF是基于WorldFip North American (FIP)和InterOperable System Project(ISP)的共同利益 ,而在1994年合并而成的。1995年 ,WorldFip歐洲部分也加入了FF。FF總線由低速(H1)和高速(HSE，High Speed Ethernet)兩部分組成。低速H1部分將ISO/OSI七層參考模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，再加上用戶層 ,形成四層結(jié)構(gòu)。同時(shí)，為了適應(yīng)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)放棄了其原來規(guī)劃的H2高速總線標(biāo)準(zhǔn) ,并于2000年3月29日公布了基于Ethernet的高

2、速總線技術(shù)規(guī)(HSE1.0版)。HSE充分利用低成本的以太網(wǎng)技術(shù)，以 100M bit/s到1G bit/s或更高的速度運(yùn)行，它主要用于制造業(yè) (離散控制 )自動(dòng)化以與邏輯控制、批處理和高級(jí)控制等高速的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段的互連。本手冊(cè)是組態(tài)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)組態(tài)的使用說明書，容包括了使用組態(tài)軟件，組態(tài)一個(gè)典型的DEMO現(xiàn)場(chǎng)總線的詳細(xì)過程。2 實(shí)驗(yàn)室包含的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備本現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)典型現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的配置，設(shè)備清單如表1所示： 表1 實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備No產(chǎn)品名稱型號(hào)數(shù)量分布式現(xiàn)場(chǎng)總線接口DFI3021背板DF112背板終端DF213背板電源DF5014CPUDF5115現(xiàn)場(chǎng)總線電源DF52

3、16現(xiàn)場(chǎng)總線電源阻抗匹配器DF4917現(xiàn)場(chǎng)總線終端器BT30228現(xiàn)場(chǎng)總線重復(fù)器DF4819現(xiàn)場(chǎng)總線安全柵DF47110現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)壓力變送器LD302-D21I-BU10-00/3Y/I1111現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)溫度變送器TT302-10-A/3Y/I1112電流到現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)轉(zhuǎn)換器IF302-10-A/3Y/I1113現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)到電流轉(zhuǎn)換器FI302-10-A/3Y/I1114現(xiàn)場(chǎng)總線閥門定位器FY302-11-043/2Y/J1(BFY302-22C)115人機(jī)界面軟件Genesis116系統(tǒng)組態(tài)軟件SYSCON302-2117總線組態(tài)軟件DFI302-SVR-2118壓力、

4、溫度裝置(含調(diào)節(jié)閥、開關(guān)、壓力儀表與自制費(fèi)用等)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)主要由現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備、總線供電電源、終端器、電纜、中繼器、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋、現(xiàn)場(chǎng)總線接口和端子塊等部件構(gòu)成?，F(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上連接的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備有兩種:一種是總線供電式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，它需要從總線上獲取工作電源，總線供電電源就是為這種設(shè)備準(zhǔn)備的；另一種是單獨(dú)供電的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，它不需要從總線上獲取其工作電源。常用的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備有溫度變送器、壓力(差壓)變送器、流量變送器、液位變送器和調(diào)節(jié)閥等。這些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不僅有信號(hào)變換功能，而且還有組態(tài)運(yùn)算與控制功能。 終端器是連接在總線末端或末端附近的阻抗匹配元件。每個(gè)總線段上需要兩個(gè)，而且只能有兩個(gè)終端器。終端器采用反

5、射波原理使信號(hào)變形最小，它所起到的作用是保護(hù)信號(hào)，使它少受衰減與畸變。有時(shí)，將終端器電路置在電源、安全柵、PC接口卡和端子排。在安裝前要了解清楚是否某個(gè)設(shè)備已有終端器，避免重復(fù)使用，影響總線的數(shù)據(jù)傳輸。低速現(xiàn)場(chǎng)總線電纜的通信速率為31.25KB/s，傳輸介質(zhì)為雙絞線，傳輸距離與傳輸電纜類型的關(guān)系如表2所示。 表2 傳輸電纜類型與最大傳輸距離電纜類型電纜說明規(guī)格(mm2)最大距離(m)A單對(duì)雙絞線屏蔽0.801900B多對(duì)雙絞線屏蔽0.321200C多對(duì)雙絞線不屏蔽0.13400D多芯非雙絞線屏蔽1.25200由表5-1可知，首選的現(xiàn)場(chǎng)總線電纜是A型，一般用于新的裝置；替代首選的現(xiàn)場(chǎng)總線電纜是B

6、型，一般用于新的或改造的裝置；不推薦使用的現(xiàn)場(chǎng)總線電纜是C和D型。其他類型的電纜也可以在FCS中使用，如對(duì)于改造的系統(tǒng)或裝置，也可使用已敷設(shè)的電纜替代。 總線電源為總線供電的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備提供電源 ,總線電源分為131型 (為給安全柵供電的非本安電源 )、132型(為普通非本安電源 ,輸出電壓最大值為直流32V)和133型(本安電源)。 中繼器是一臺(tái)總線供電或非總線供電設(shè)備 ,它用于擴(kuò)展現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上任意兩臺(tái)設(shè)備之間最多可以使用4臺(tái)中繼器 ,使用4臺(tái)中繼器時(shí) ,網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)設(shè)備間的最大距離可達(dá)9500m(A型電纜)。網(wǎng)橋是一臺(tái)總線供電設(shè)備或非總線供電設(shè)備 ,用于連接不同速率的現(xiàn)場(chǎng)總線

7、段或不同物理層 ,如金屬線、光纖等現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段 ,以便形成更大的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)關(guān)是總線供電或非總線供電設(shè)備 ,用于將現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)段連向其他通信協(xié)議的網(wǎng)段?，F(xiàn)場(chǎng)總線接口用于現(xiàn)場(chǎng)總線與操作站(PC機(jī))的連接。端子塊通常提供多臺(tái)總線設(shè)備的連接 ,所以一個(gè)設(shè)備可以接到任何一組總線端子上。有了專為現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)計(jì)的端子塊 ,使網(wǎng)絡(luò)布線容易多了。本系統(tǒng)由兩個(gè)部分組成，其中，兩個(gè)LD302壓力變送器和FY302構(gòu)成壓力控制系統(tǒng)，兩個(gè)TT302溫度變送器和FI302構(gòu)成溫度控制系統(tǒng),這兩個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線的H1網(wǎng)段。H1系統(tǒng)通過DF51網(wǎng)關(guān)與上位機(jī)相連。3 知識(shí)準(zhǔn)備為了更好、更快的完成組態(tài)，建議使用者首先準(zhǔn)備并深入理解

8、以下基礎(chǔ)知識(shí)：3.1 現(xiàn)場(chǎng)總線的基礎(chǔ)知識(shí)?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS,Fieldbus Control System)是繼基地式氣動(dòng)儀表控制系統(tǒng)、電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)DCS后，產(chǎn)生的新一帶全分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是控制學(xué)科吸收網(wǎng)絡(luò)、通信、信息技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在DCS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。傳統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)采用一對(duì)一的設(shè)備連線，按控制回路分別進(jìn)行連接。位于現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量變送器與位于控制室的控制器之間，控制器與位于現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行器、開關(guān)、馬達(dá)之間均為一對(duì)一的物理連接。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)由于采用了智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，能夠把原先DC

9、S系統(tǒng)中處于控制室的控制模塊、各輸入輸出模塊置入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，加上現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有通信能力，現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量變送儀表可以與閥門等執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接傳送信號(hào)，因而控制系統(tǒng)功能能夠不依賴控制室的計(jì)算機(jī)或控制儀表，直接在現(xiàn)場(chǎng)完成，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制。由于采用數(shù)字信號(hào)替代模擬信號(hào)，因而可實(shí)現(xiàn)一對(duì)電線上傳輸多個(gè)信號(hào)(包括多個(gè)運(yùn)行參數(shù)值、多個(gè)設(shè)備狀態(tài)、故障信息)，同時(shí)又為多個(gè)設(shè)備提供電源；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以外不再需要模擬/數(shù)字、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換部件。這樣就為簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、節(jié)約硬件設(shè)備、節(jié)約連接電纜與各種安裝、維護(hù)費(fèi)用創(chuàng)造了條件。3.2 組態(tài)的基礎(chǔ)知識(shí)?！敖M態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)（distributed control sy

10、stem,DCS的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動(dòng)化技術(shù)人員所熟知的。由于每一套DCS都是比較通用的控制系統(tǒng)，可以應(yīng)用到很多的領(lǐng)域中，為了使用戶在不需要編代碼程序的情況下，便可生成適合自己需要的應(yīng)用系統(tǒng)，每個(gè)DCS廠商在 DCS中都預(yù)裝了系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，而其中的應(yīng)用軟件，實(shí)際上就是組態(tài)軟件，但一直沒有人給出明確定義，只是將使用這種應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)生成目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)的過程稱為“組態(tài)（configure）”組態(tài)的概念最早來自英文configuretion，含義是使用軟件工具對(duì)計(jì)算機(jī)與軟件的各種資源進(jìn)行配置，達(dá)到使計(jì)算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置，自動(dòng)執(zhí)行特定任務(wù)，滿足使用者要求的目的。監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與

11、數(shù)據(jù)采集（supervisory control and data acquisition,SCADA）的軟件平臺(tái)工具，具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目，使用方法靈活，功能強(qiáng)大。監(jiān)控軟件最早出現(xiàn)時(shí)，HMI（human machine interface）或MMI(man machine interface)是其主要涵，即主要解決人機(jī)圖形界面問題。隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通信與聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對(duì)I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要容。隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會(huì)不斷被賦予新的容。組態(tài)軟件的使用者是自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)人員。組軟件的主要目的是使使用者在生成適合自己需要的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)不

12、需要修改軟件程序的源代碼，因此在設(shè)計(jì)組態(tài)軟件時(shí)應(yīng)充分了解自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)人員的基本要求，并加以總結(jié)提煉，重點(diǎn)、集中解決共性問題。下面是組態(tài)軟件主要解決的問題:如何與采集、控制設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；使來自設(shè)備的數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)圖形畫面上的各元素關(guān)聯(lián)起來；處理數(shù)據(jù)報(bào)警與系統(tǒng)報(bào)警；存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢； 各類報(bào)表的生成和打印輸出；為使用者提供靈活、多變的組態(tài)工具，可以適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求；最終生成的應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠；具有與第三方程序的接口，方便數(shù)據(jù)共享。自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)技術(shù)人員在組態(tài)軟件中只需填寫一些事先設(shè)計(jì)的表格，再利用圖形功能把被控對(duì)象（如發(fā)應(yīng)罐、溫度計(jì)、鍋爐、趨勢(shì)曲線、報(bào)表等）形象地畫

13、出來，通過部數(shù)據(jù)連接把被控對(duì)象的屬性與I/O設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯連接。當(dāng)由組態(tài)軟件生成的應(yīng)用系統(tǒng)投入運(yùn)行后，與被控對(duì)象相連的I/O設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)生變化會(huì)直接帶動(dòng)被控對(duì)象的屬性變化。若要對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行修改，也十分簡(jiǎn)單，這就是組態(tài)軟件的方便性。3.3 控制系統(tǒng)的基本知識(shí)。3.4 FF現(xiàn)場(chǎng)總線的兩個(gè)個(gè)重要概念：設(shè)備描述(Device Description, DD)和功能塊(Function Block)。DD是屬于FF的報(bào)文規(guī)層(FMS ,Fieldbus Message Speciafication)的一個(gè)容。在每次組態(tài)設(shè)備之前，必須確認(rèn)是否安裝該設(shè)備的設(shè)備描述語言。SYSTEM 302系統(tǒng)可以很

14、方便的安裝新設(shè)備的DD。在安裝目錄的Device Support下建立該設(shè)備的活頁夾，按照廠家提供的手冊(cè)，添加該設(shè)備的Manufacturer ID、Device Type、EJADevice Type信息，同時(shí)Standart.inr文件的Manufacturer By ID部分添加給設(shè)備的ID即可。DD由設(shè)備生產(chǎn)廠家或者現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)提供，現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)將標(biāo)準(zhǔn)DD做在CD-ROM中，用戶可以從現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)得到DD的光盤。用戶還可以從設(shè)備供應(yīng)商處得到擴(kuò)充的DD，或者在供應(yīng)商將擴(kuò)充的DD向現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)登記后，從現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)得到擴(kuò)充的DD。由于本系統(tǒng)的設(shè)備是Smar公司通過基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線一

15、致性測(cè)試的設(shè)備，DD都已經(jīng)安裝，不需要重復(fù)這項(xiàng)工作。功能模塊(FUNCTION BLOCK,FB)。功能快應(yīng)用進(jìn)程位于FF總線通信模型的最高層用戶層。FF用戶層協(xié)議將實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)所需的各種功能封裝為通用的模塊結(jié)構(gòu)，并定義它們的輸入、輸出、算法、事件與控制圖等容，從而形成了功能模塊FB。功能塊FB技術(shù)是FF現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)分布式控制的一項(xiàng)重要手段。在傳統(tǒng)的DCS中，控制功能主要在工作站實(shí)現(xiàn)，不能真正實(shí)現(xiàn)分散控制。在FF現(xiàn)場(chǎng)總線中，F(xiàn)CS廢棄了DCS的輸入/輸出單元和工作站，把DCS的工作站的功能塊分配給現(xiàn)場(chǎng)儀表，構(gòu)成虛擬工作站。FF的功能塊可以供用戶自由選擇，可統(tǒng)一組態(tài)，構(gòu)成所需的的控制系統(tǒng)，并且實(shí)

16、現(xiàn)了徹底的分散控制。另外，基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線使用標(biāo)準(zhǔn)功能塊完成控制策略。功能塊是標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化函數(shù)。許多控制系統(tǒng)功能塊，諸如模擬輸入、模擬輸出、PID控制等功能都可以通過使用功能塊由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備完成。例如，一臺(tái)簡(jiǎn)單的溫度變送器可包含一個(gè)AI功能塊，一臺(tái)控制閥可包含一個(gè)PID功能塊和預(yù)期的AO塊。這樣，一個(gè)完整的控制回路可以僅用一臺(tái)簡(jiǎn)單的變送器和一臺(tái)控制閥來構(gòu)成。以模塊為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一致的功能塊，還可使來自不同廠家的設(shè)備可以無縫的集成在一起?，F(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)把功能塊FB主要分成了三類：資源塊(Resource Block)、轉(zhuǎn)換塊(Transducer Block)、功能塊FB(Function Block)

17、。資源塊描述了諸如設(shè)備名、生產(chǎn)廠家和序號(hào)等的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備特征。一臺(tái)設(shè)備只有一個(gè)資源塊。轉(zhuǎn)換塊把功能塊從讀傳感器和命令輸出硬件的本地輸入/輸出的功能分開。它們還包含標(biāo)定日期和傳感器類型等信息。每個(gè)輸入或輸出功能塊通常就是一個(gè)轉(zhuǎn)換塊。功能塊提供了控制系統(tǒng)行為。功能塊的輸入和輸出可通過現(xiàn)場(chǎng)總線相連接。每個(gè)功能塊的執(zhí)行被精確地調(diào)度。在一個(gè)用戶應(yīng)用中可以有多個(gè)功能塊。現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)定義了十個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的基本控制用功能塊和19個(gè)附加的先進(jìn)控制用標(biāo)準(zhǔn)功能塊。4 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的組態(tài)現(xiàn)場(chǎng)總線的組態(tài)由策略組態(tài)、界面組態(tài)、系統(tǒng)調(diào)試幾部分組成。完成這幾個(gè)步驟就可以進(jìn)行服務(wù)器端現(xiàn)場(chǎng)總線計(jì)算機(jī)監(jiān)控。為了更深層次應(yīng)用，還可以進(jìn)

18、行進(jìn)行C/S模式的監(jiān)控程序設(shè)計(jì)，這就需要設(shè)計(jì)DDE接口與現(xiàn)場(chǎng)總線組態(tài)軟件與其它組態(tài)軟件的通信軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的組態(tài)使用Smar公司推出的SYSTEM 302系統(tǒng)。SYSTEM 302是一套完整的現(xiàn)場(chǎng)總線控制方案，采用現(xiàn)場(chǎng)總線、Windows 和OPC 等先進(jìn)技術(shù)，真正基于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，系統(tǒng)可以處理各種信號(hào)，進(jìn)行連續(xù)控制，離散邏輯控制和批處理控制，支持通過了基金會(huì)驗(yàn)證設(shè)的備互操作性，真正的實(shí)現(xiàn)了分布式控制。 SYSTEM302控制系統(tǒng)軟件分為兩個(gè)層次：(1)Syscon：它是經(jīng)過FF認(rèn)證的組態(tài)軟件，能夠?qū)Σ煌痉螰F標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備進(jìn)行組態(tài)，以實(shí)現(xiàn)控制策略的現(xiàn)場(chǎng)總線組態(tài)軟件，可以通過PC機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)

19、總線設(shè)備進(jìn)行控制策略的組態(tài)、維護(hù)和操作?？稍诰€分配工位號(hào)與調(diào)整參數(shù)，可隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行進(jìn)行預(yù)見性維護(hù)(在線診斷、量程修改與零點(diǎn)校正等工作)。(2)AIMAX：它是用來進(jìn)行人機(jī)界面組態(tài)。該軟件功能強(qiáng)大，組態(tài)簡(jiǎn)單。所有檢測(cè)參數(shù)在這些流程圖的工藝設(shè)備圖框上動(dòng)態(tài)顯示，控制方案也在流程圖上體現(xiàn)，提供給操作員比較直觀方便的操作界面。同時(shí)提供歷史趨勢(shì)、多種打印報(bào)表。操作員通過防水專用薄膜操作鍵盤和鼠標(biāo)，可以對(duì)畫面和控制回路進(jìn)行操作。4.1 策略組態(tài)策略組態(tài)的步驟如下：(1) 新建工程。在文件菜單中選擇“New”或在工具條中點(diǎn)擊“New”按鈕來創(chuàng)建一個(gè)新工程(New/Projects) ，出現(xiàn)圖1文件對(duì)話框。圖

20、1 新建工程對(duì)話框在文件框中輸入工程名，然后點(diǎn)擊保存。一個(gè)以工程名為名稱以“.ffp”為擴(kuò)展名的新文件將被建立。一個(gè)包含一個(gè)“Area 1”（邏輯工作區(qū)）和一個(gè)“Fieldbus Network”（物理工作區(qū)）圖標(biāo)的窗口將顯示出來，如圖2所示。圖2 組態(tài)示意圖(2) 建立物理設(shè)備工程。在主窗口，用右鍵點(diǎn)擊“Fieldbus Network”圖標(biāo)。選擇“New Fieldbus”選項(xiàng)，即創(chuàng)建了一個(gè)新物理總線，如圖3所示，命名為DFI 263。圖3 新建物理總線(3) 添加現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備。用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊“DFI 263”圖標(biāo)，選擇“Expand”選項(xiàng)。將顯示一個(gè)新的窗口?，F(xiàn)在可以加入工程中將用到的設(shè)

21、備。首先必須加入網(wǎng)橋DFI302。在DFI 263窗口中，用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊DFI 263圖標(biāo)。選擇New Bridge項(xiàng)，如圖4所示，同時(shí)出現(xiàn)圖5所示對(duì)話框。圖4圖5按照?qǐng)D5選擇合適的生產(chǎn)廠家(Manufacture,此處是Smar公司)、設(shè)備類型(Device Type,此處是DFI 302網(wǎng)關(guān))，位號(hào)(Device Tag,筆者設(shè)為DFI 263)與Upstream Port(該參數(shù)與DF51網(wǎng)關(guān)使用的H1總線的網(wǎng)段有關(guān)，由于本總線系統(tǒng)的總線是利用DF51的H1-1網(wǎng)段，所以Upstream Port的值選“1”)。接著，添加一些現(xiàn)場(chǎng)總線儀表。此處以壓力變送器（LD302）為例子說明。在“D

22、FI 263”窗口中，用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊DFI 263，選擇“New Device”，如圖6 所示，隨后會(huì)出現(xiàn)圖7所示對(duì)話框，按圖7設(shè)置生產(chǎn)廠家、設(shè)備類型、設(shè)備位號(hào)。然后、為設(shè)備添加功能塊。點(diǎn)擊儀表左側(cè)的+號(hào)，然后用鼠標(biāo)右鍵選擇“FB VFD”，圖6再選擇“New Block”項(xiàng)，如圖8所示，此處是添加資源功能塊，所以Resource Type選“Resource Block” 位號(hào)為L(zhǎng)D302_F7122_RES。添加其它功能快操作步驟一樣，不過要注意合理選擇功能塊類型與位號(hào)，例如，添加轉(zhuǎn)換塊時(shí)，功能塊類型要選“Transducer”；添加AI功能塊時(shí)，功能塊類型選“Analog Input”；

23、圖7圖8按需要為為L(zhǎng)D302添加資源塊(Resource)、轉(zhuǎn)換塊(Transducer)、模擬輸入功能塊(Analog Input)。在SYSTEM 302中，資源塊RES、轉(zhuǎn)換塊TRS、顯示塊DSP是每個(gè)設(shè)備都必須的功能塊。 功能塊添加完畢以后要為每個(gè)功能塊設(shè)置組態(tài)參數(shù)。此處以LD302_F7122_RES功能塊為例子說明方法。雙擊需要設(shè)置參數(shù)的功能塊，出現(xiàn)圖9所示的界面。圖9選定需設(shè)置的參數(shù)，此處選定了“MODE_BLK的TARGET”參數(shù)，單擊“Edit”按鈕， 此時(shí)出現(xiàn)圖10所示的界面，選定或填寫設(shè)定的控制參數(shù)，按“End Edit”，完成該參數(shù)的設(shè)置。按照同樣的辦法，設(shè)定其它參數(shù)。

24、圖10至此，一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備添加完畢。按照上述過程添加其它設(shè)備，為每個(gè)設(shè)備添加相應(yīng)的功能塊，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，本DEMO系統(tǒng)中功能塊與參數(shù)設(shè)置詳見附錄，詳細(xì)的功能塊的功能與參數(shù)含義請(qǐng)參見各儀表的使用手冊(cè)Configuration節(jié)與FUNCTION BLOCKS INSTRUCTION MANUAL相應(yīng)的功能塊的說明。(4) 創(chuàng)建新的Areas（邏輯工作區(qū)）。選定Areas，單擊右鍵，“New Process Cell”，如圖11所示，出現(xiàn)圖12，此時(shí)，在圖12中雙擊“Process Cell”，出現(xiàn)圖13所示的界面，然后，在按照?qǐng)D14，“New Control Module”,新的Contro

25、l Module就是我們將要組態(tài)的控制策略。圖11圖12圖13圖14打開新的Control與已經(jīng)添加的功能塊如圖15所示，把圖15左端的功能塊按照需要用鼠標(biāo)拖動(dòng)到右邊的Control Module中，例如，筆者首先是要組態(tài)一個(gè)單回路溫度PID控制，就只需要拖動(dòng)FI302_E1757_AO、FI302_E1757_PID、TT302_B4311_AI。然后，使Link工具欄處于選定狀態(tài)，點(diǎn)擊需要連線的起始功能塊，出現(xiàn)圖16所示界面，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“out”，完成策略連線的出發(fā)點(diǎn)設(shè)置。圖15圖16繼續(xù)用鼠標(biāo)點(diǎn)擊該連線的目標(biāo)功能塊，也會(huì)出現(xiàn)如圖16所示的界面，按照選擇起點(diǎn)的辦法，選擇該連接線的終點(diǎn)，完成

26、控制策略的第一條連線。按照同樣的辦法，連接其它功能塊，直到控制策略如圖17所示。圖17此時(shí)，我們已經(jīng)完成了一個(gè)PID控制策略的離線組態(tài)。按照上述步驟，我們還可以組態(tài)如串級(jí)等各種控制策略。詳細(xì)容請(qǐng)參見FUNCTION BLOCKS INSTRUCTION MANUAL。(5) 軟件通信、下載與在線監(jiān)控。選定Fieldbus Networks中的一個(gè)網(wǎng)段，也就是圖19中Demo窗口的“Fieldbus”網(wǎng)段圖標(biāo),雙擊，出現(xiàn)圖19的Fieldbus窗口，在該窗口中顯示當(dāng)前網(wǎng)段的所有設(shè)備列表。點(diǎn)擊工具欄中的按鈕，完成上位機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信。通信完成后點(diǎn)擊Communication菜單中的Downl

27、oad選項(xiàng)，把軟件下載到現(xiàn)場(chǎng)總線儀表中。下載完成后，儀表即開始工作。斷電后軟件仍然保留在儀表中。特別注意，必須要等到所有設(shè)備與上位機(jī)完成通信后才能下載控制策略。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過程常會(huì)出現(xiàn)不能找到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的情況，也就是圖19的Fieldbus窗口的設(shè)備上會(huì)出現(xiàn)紅色的“”符號(hào)，F(xiàn)ieldbus窗口快捷鍵的“Live List” 菜單會(huì)顯示現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)找到的設(shè)備列表。圖19如果，不能找到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，按照下述方法進(jìn)行：A 再次，點(diǎn)擊工具欄中的按鈕，進(jìn)行重新通信，一般在5分鐘左右，現(xiàn)場(chǎng)總線的各設(shè)備會(huì)被Syscon軟件找到。B 如果不成功，檢查硬件線路，具體接法參加USERS MANUAL DFI 302與各儀表的

28、接線方法使用說明書。檢查設(shè)備。運(yùn)行Syscon，在線觀察各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通訊狀態(tài)是否良好(設(shè)備圖標(biāo)是實(shí)、虛還是沒有)，相應(yīng)檢查設(shè)備的外部連線與現(xiàn)場(chǎng)總線終端電阻BT的位置(必須在每條總線的最遠(yuǎn)端)與連接狀況，如果問題還沒有得到解決，則檢查現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的表頭，若顯示錯(cuò)誤，則用供應(yīng)商提供的兩把磁性螺絲刀插入該設(shè)備的兩個(gè)調(diào)節(jié)小孔，通斷電一次，重新分配位號(hào)，并對(duì)其所在的總線進(jìn)行重新下裝。C 如果依然不成功，利用SYSTEM302 的FBTOOLS Wizard，對(duì)網(wǎng)關(guān)的固件重新下載。注意，如果要重新下載固件必須要先使DF51處于HOLD狀態(tài)，由于按照?qǐng)D20所示，網(wǎng)關(guān)處于RUN狀態(tài)，單擊HOLD按鈕，DF51便會(huì)進(jìn)

29、入HOLD狀態(tài)，DF51的HOLD指示燈變藍(lán)，RUN指示燈變灰(黃色)。再次進(jìn)入該界面的時(shí)候，點(diǎn)擊BUOUSE選擇需要下載的固件版本，按要求操作下載固件。圖20一般情況下，重新下載固件與磁性螺絲刀插入該設(shè)備的兩個(gè)調(diào)節(jié)小孔初始化設(shè)備兩種方法配合，能夠找到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。D 如果還不能成功，只能采取把各設(shè)備從現(xiàn)場(chǎng)總線上卸下來，按由近到遠(yuǎn)的原則，逐步接入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，逐個(gè)尋找。在實(shí)際操作過程中，必須注意以上各個(gè)方法的配合使用。E 檢查位號(hào)與量程。在人機(jī)界面上檢查各點(diǎn)位號(hào)與現(xiàn)場(chǎng)是否一致，如不一致，則作出相應(yīng)的修改，在Syscon中檢查個(gè)設(shè)備餓量程是否符合實(shí)際要求。檢查PID的作用方式和調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作方向。根據(jù)實(shí)際

30、情況設(shè)置PID的作用方式和調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作方向，如不符合要求與時(shí)更正，并將每一控制回路的輸入設(shè)為手操，連續(xù)設(shè)置一定值，以檢測(cè)該回路能否正確動(dòng)作。(6) 首先完成通信，然后使控制策略組態(tài)圖窗口為當(dāng)前窗口，點(diǎn)擊“On Line Monitoring”工具欄，即可看到數(shù)據(jù)顯示,如21所示。圖21即進(jìn)入在線修改對(duì)話框，選擇所需修改的參數(shù)進(jìn)行修改，修改完后點(diǎn)擊Edit或按回車鍵。見下圖：如要實(shí)現(xiàn)參數(shù)在線修改，進(jìn)入CANAL_00窗口，右鍵點(diǎn)擊所需修改模塊，選擇“On Line Characterization”，見圖22：圖22即進(jìn)入在線修改對(duì)話框，選擇所需修改的參數(shù)進(jìn)行修改，修改完后點(diǎn)擊Edit或按回車鍵

31、。見圖23：圖234.2 AIMAX FOR WINDOWS V4.1 軟件設(shè)計(jì)4.2.1 流程圖與數(shù)據(jù)庫組態(tài)4.2.1.1流程圖形繪制在AIMAX的Graphic Builder窗口中Draw菜單下有4種簡(jiǎn)單圖形對(duì)象：線、填充體、文本、按鈕等。其中線又包括多種類型，如垂直水平線、多折線等等；填充體也包括多種類型，如矩形，多邊形等等。這些簡(jiǎn)單圖形對(duì)象具有各種影響其外觀的屬性。這些屬性包括線色、填充色、高度、寬度、方向等等。屬性可以是動(dòng)態(tài)的或靜態(tài)的。靜態(tài)屬性在圖形界面運(yùn)行程序View運(yùn)行期間不能更改。而動(dòng)態(tài)屬性則可以將屬性值與變量或表達(dá)式相連，在View運(yùn)行期間動(dòng)態(tài)改變。比如一個(gè)填充體的填充顏色

32、就可以與一個(gè)表達(dá)式相連。完成的流程圖24，以兩種文件名“Main.wdf”和“Main.cfg”保存。圖244.2.1.2 創(chuàng)建新點(diǎn)。 首先進(jìn)入AIMAX的Database Configuration Manager窗口，設(shè)置硬件連接關(guān)系圖，由于現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是“總線型”的，所以6塊表都必須與OPC口相連，如下圖25： 圖25雙擊一塊表（以Unit 2 為例），將出現(xiàn)以下圖26窗口：圖26點(diǎn)擊左一的“導(dǎo)入單點(diǎn)/多點(diǎn)(Single/Multi Point Import)”按鈕，在彈出的窗口中點(diǎn)擊“Connect Server and Import Items”按鈕，在“Browse Items

33、”欄中選擇點(diǎn)名稱和屬性，點(diǎn)擊“Add”按鈕，如圖27：圖27點(diǎn)擊“Exit”，這樣一個(gè)點(diǎn)就被創(chuàng)建了，創(chuàng)建其它五個(gè)點(diǎn)參照以上方法。4.2.1.3.設(shè)置點(diǎn)的屬性Database Configuration Manager窗口中用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊一個(gè)儀表圖標(biāo)，選擇Single Point，在彈出窗口的“Tag Name”框中選擇一點(diǎn)名稱，見圖28：圖28 在此窗口中可對(duì)點(diǎn)的屬性進(jìn)行設(shè)置，其它五個(gè)點(diǎn)屬性的設(shè)置可參照上述方法。4.2.1.4 數(shù)據(jù)連接。進(jìn)入Graphic Builder窗口打開流程圖，點(diǎn)擊Active菜單，選擇“Create”,即出現(xiàn)Active Point Configuration窗口，

34、見圖29：圖29在右邊的下拉欄中選擇新建的點(diǎn)，并設(shè)置該點(diǎn)的屬性，點(diǎn)擊OK.拖動(dòng)鼠標(biāo)左鍵，在流程圖中選定數(shù)據(jù)顯示區(qū)域，點(diǎn)擊右鍵，完成Create操作，其它五個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)連接，參照以上步驟。4.2.1.5 實(shí)時(shí)曲線圖繪制進(jìn)入上面的Database Configuration Manager窗口中點(diǎn)擊System圖標(biāo)，再點(diǎn)擊有個(gè)R字樣的圖標(biāo)，出現(xiàn)圖30的窗口：圖30在右邊的下拉欄中選擇所要顯示的點(diǎn)，輸入每個(gè)點(diǎn)顯示數(shù)據(jù)的圍，點(diǎn)擊Save.4.2.1.6歷史曲線圖繪制進(jìn)入上面的Database Configuration Manager窗口中點(diǎn)擊System圖標(biāo)，再點(diǎn)擊有個(gè)H字樣的圖標(biāo)，出現(xiàn)圖31的窗口：

35、圖31 在右邊的下拉欄中選擇所要顯示的點(diǎn)，輸入每個(gè)點(diǎn)顯示數(shù)據(jù)的圍，點(diǎn)擊Save.4.2.1.7 在線監(jiān)控與參數(shù)修改進(jìn)入Database Configuration Manager窗口，點(diǎn)擊有地球圖樣的圖標(biāo)，按兩次回車，AIMAX即被啟動(dòng)同時(shí)進(jìn)入流程圖。正常運(yùn)行時(shí)，位點(diǎn)由白色變?yōu)闇\綠色，如超限報(bào)警，位點(diǎn)閃動(dòng)變色，并發(fā)出報(bào)警聲。用左鍵選定位點(diǎn)，在點(diǎn)擊右鍵，即可圖32：圖32在圖中可以看到受控變量的當(dāng)前值，可以改變報(bào)警的高低限。點(diǎn)擊“Menu”按鈕可回到主界面。在主界面中或在此界面中點(diǎn)擊“TR TREND”按鈕，即可看到實(shí)時(shí)曲線圖。在主界面中或在此界面中點(diǎn)擊“HT TREND”按鈕，即可看到歷史曲線

36、圖。4.3數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)連接4.3.1 NETDDE的設(shè)置 首先我們先來看一下NETDDE的窗口圖33：圖33A. 在“Local node Name”中設(shè)置的名字必須和計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)名一樣。例如，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)名為“FIELDBUS”，則NETDDE的使用名也必須為“FIELDBUS”。如圖34所示：圖34 B. 為了能實(shí)現(xiàn)一個(gè)局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)能夠數(shù)據(jù)傳送，必須增加網(wǎng)絡(luò)接口，并且整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的接口必須一樣。例如我們都使用“NETBIOS ”或者“TCP/IP，WinSock1.1”協(xié)議，這樣才能實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)甚至多臺(tái)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的共享。（見圖35） 圖35C.其他的參數(shù)在組態(tài)時(shí)在設(shè)置，在設(shè)置好這兩個(gè)參數(shù)后可以試著和

37、另一臺(tái)計(jì)算機(jī)相連，見圖36圖36輸入于之相連的計(jì)算機(jī)名即可。見圖37圖37圖38就是兩臺(tái)計(jì)算機(jī)連接成功的提示畫面。圖384.3.2 數(shù)據(jù)的連接DDEML交談?dòng)扇N類型的事務(wù)組成：連接、存數(shù)和執(zhí)行。當(dāng)客戶應(yīng)用程序啟動(dòng)一個(gè)交談，且服務(wù)器應(yīng)用程序響應(yīng)時(shí)，就開始一個(gè)DDE交換。一旦啟動(dòng)了一個(gè)交談，且直到其中一方或另一方從交談中退出之前（解除連接），客戶和服務(wù)器以下列一種或多種方式來交換數(shù)據(jù)：客戶請(qǐng)求數(shù)據(jù)和服務(wù)器滿足這個(gè)請(qǐng)求每當(dāng)一個(gè)具體的數(shù)據(jù)項(xiàng)（或多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)）發(fā)生變化時(shí)，客戶要求得到通知。每當(dāng)一個(gè)具體的數(shù)據(jù)項(xiàng)（或多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)）發(fā)生變化時(shí)，客戶請(qǐng)求得到自動(dòng)更新。客戶傳送一個(gè)命令，而服務(wù)器執(zhí)行這個(gè)命令?？蛻艚o

38、服務(wù)器發(fā)送主動(dòng)提供的數(shù)據(jù)。然而，重要的是記住，一個(gè)客戶應(yīng)用程序還可以是一個(gè)服務(wù)器，反過來也一樣。任何應(yīng)用程序同時(shí)可以扮演兩種角色?？蛻艉头?wù)器之間的區(qū)別是人為的，且是簡(jiǎn)短定義的問題，因?yàn)闄C(jī)器要么請(qǐng)求得到數(shù)據(jù)，要么提供數(shù)據(jù)。EXCEL本身提供了DDE SERVER，所以可以實(shí)現(xiàn)用EXCEL作為中介完成數(shù)據(jù)的連接。具體做法是，在裝有AIMAX軟件的機(jī)子上實(shí)現(xiàn)和EXCEL連接，在輸入指令“=AMXDDE|TOPIC！T_B4310”后，儀表TT302-B4310的數(shù)據(jù)已經(jīng)可以顯示，如圖39所示。圖39同理另一臺(tái)機(jī)子中裝的FIX32也可以和EXCEL相連接最后兩臺(tái)機(jī)子EXCEL就可以通過NETDDE來

39、傳送數(shù)據(jù)。當(dāng)然還有種簡(jiǎn)單的方法可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送，不需要用到EXCEL。只要在FIX32設(shè)置數(shù)據(jù)I/O地址時(shí)輸入“=AMXDDE|TOPIC！T_B4310”,并將AIMAX的DDE SERVER打開就可實(shí)現(xiàn)，圖40是在NETDDE對(duì)話框中看到的通訊情況。圖405參數(shù)調(diào)試與實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析事例5.1 參數(shù)調(diào)試 5.1.1 工藝參數(shù)確定本系統(tǒng)工藝流程圖如圖41，黑色閥為針形閥，白色閥為球閥，虛線為雙絞線。本系統(tǒng)副對(duì)象由左邊一個(gè)罐子組成，主對(duì)象由右邊兩個(gè)罐子組成。副對(duì)象壓力變送器LD302-F7123的量程圍是0160kPa,主對(duì)象壓力變送器LD302-F7122的量程圍是050kPa。確定工藝參數(shù)有以下幾步：A、檢查閥門使1、3、7、12、13、16號(hào)閥全開，使2、8、9、11、15號(hào)閥門全關(guān)。打開總線電源使現(xiàn)場(chǎng)總線儀表處于工作狀態(tài)，打開14號(hào)閥門以打開氣源，運(yùn)行SYSCON軟件，完成通信操作。B、 SYSCON軟件中取消主控制器的設(shè)定值，即刪除LD3