组态工具FF组态方法

许元元　孙景乐

摘  要： 通过对基金会现场总线协议的理解及分析，通过对设备描述文件DD的解析。以及通过设备组态调整输入输出长度，通过逻辑组态功能调 用实现及具体变量传递。达到组态工具的FF组态实现。

关键词： DCS;基金会现场总线（FF）;组态软件

引言

DCS组态软件是指一些自动化过程控制中与数据采集有关的软件。 DCS 组态工具组态主要是针对IO板卡模块、通信卡模块、网关卡模块的组态。

1 基金会现场总线（Foundation Fileldbus）介绍

基金会现场总线FF（Foudation Fieldbus）在过程自动化领域得到广泛支 持和应用，并具有良好发展前景。 FF 总线由低速和高速两部分组成，其中 FF-H1网络以ISO/OSI模型为基础，取其物理层数据链路层和应用层，并在 应用层之上添加了用户层，构成了四层结构的通信模型。 FF-H1传输速率 为31.25KBPS。

2 FF 现场总线虚拟从站划分及组态

2.1  FF虚拟从站划分

2.1.1  非冗余模式下从站的虚拟从站划分

组态工具需要对FF H1接口模块进行组态。控制器与网关设备间的通 讯协议是NicBusIII协议、网关设备与具体从站设备间的通讯协议为各自的 profibusDP 、HART协议、 ModBus协议、 FF协议。控制器在与这些网关设 备间通讯的NicBusIII协议中规定了一类主站与从站通讯的数据量不能超过 255字节。组态工具组态完成后首先通过与控制器之间的UDP协议发送数 据包到控制器， 控制器在接收到组态数据包后通过NicBusIII协议把数据 包发送给从站设备（ FF H1等网关模块），并完成对从站设备的初始化。 在组态工具组态过程中，可能会出现组态的数据容量超过220字节的情况 （总共255字节，去掉包头、包尾的数据量暂定为220字节）。为了适应 NicBusIiI协议，需要对组态数据进行虚拟从站的划分。控制器通过虚拟从 站地址与虚拟从站进行通讯，虚拟从站的地址定义为2字节数据，构成为 “通讯卡机箱号+通讯卡槽位号+0或划分从站的序号”（如果不需要划分 就用0表示，需要划分就分配虚拟从站序号）。如下图所示“FF  H1_1” 下挂载7个设备。假设总数据量超过了500字节，需要对DP从站进行划 分。 A从站的总数据量为200字节、 B从站的总数据量为220字节、 C从站 的总数据量为80字节。“DP通讯卡2”下挂载4个设备总数据量为210字 节，没有超过容量限制，因此不需要再进行虚拟从站划分。组态过程如 下：（ 1 ）一体化组态工具编译时从FF组态的工程目录中获取接口文件; （ 2 ）按照文件中定义的内容（也即本文档最下面表1中所定义的内容） 计算FF  H1下的设备数据量（见注1 ）进行虚拟从站的划分，计算FF从站 地址、输入数据长度、输出数据长度、质量码长度、诊断数据长度。 按照FF从站的地址顺序依次计算每个从站数据量并进行划分为不同的从 站。（ 3 ）将组态内容通过UDP协议下装控制器。注：这里的数据量是FF  仪表中输入/输出/质量的数据量长度。因为控制器在发送数据过程中采 用FF发送I区数据、控制器回复Q区数据的方式因此单个虚拟从站输入数 据加质量不超过220字节、输出数据加质量不超过220字节;因为仪表的 诊断数据单一发送，长度不会超过220字节因此不做划分。按照与总线协 议 、FF H1  （之間的协议进行数据包的组织;

2.1.2  冗余模式下从站的虚拟从站划分

FF H1在设备组态过程中支持冗余模式的配置。一体化组态工具在配 置冗余规则及地址分配规则如下： （ 1 ）FF H1如果配置为冗余模式则只能 在机箱地址的奇地址位添加模块。（ 2 ）通过在“主通讯卡”槽位上“右 键”选择是否是冗余;（ 3 ）如果右键选择了冗余自动在相邻的地址添加 冗余模块;如果配置了冗余模式下发给控制器的虚拟从站地址从站分配地址格式如下：先下实卡，冗余模式配置放在主卡上，实卡配置参数主备都 下（如果配置冗余自动加冗余实卡）。这五个地址分别为三个虚拟从站的 地址、一个主设备地址、一个冗余设备地址。地址1、地址2、地址3为正 常划分的虚拟从站的地址，进行虚拟从站下正常的数据收发。地址4、地 址5对应的两个从站输入、输出、质量数据部分为空，只有诊断数据这两 部用于标识主、备通讯卡及其诊断信息。

2.2  组态工具的FF组态数据

包括基本数据与定制数据两个部分。基本数据包括：从站地址、输入 数据长度、输出数据长度、从站诊断数据长度、仪表诊断数据长度、输入 质量码长度、输出质量码长度、从站参数长度、二级从站描述数据长度; 定制数据包括：从站配置参数与二级从站描述参数。其中基本数据不需要 用户配置组态工具根据用户配置的输入、输出变量自动计算输入及输出数 据长度。

2.3  组态工具的FF组态方法

组态工具可以对FF模块进行添加、删除、混合控制（ FF组态软件组态 的输出变量可以在一体化组态工具中进行逻辑组态、同时一体化组态工具 组态的中间点、输出变量也可以在FF组态软件进行组态）及FF模块通过一 体化组态工具实现下装。 NicBuilder针对FF组态软件的接口主要功能如下： （ 1 ）对FF模块的添加与删除， 一个FF模块对应一个FF组态软件并进行独立 组态;（ 2 ）NicBuilder组态软件通过软件调用接口，传递FF的位置信息和 编号，可以启动FF H1组态软件;（ 3 ）解析FF211模块的接口文件（以XML 文件存储）内容并进行虚拟从站的划分。 FF模块传递给NicBuilder的数据， 包含在接口文件中的内容包括：（ 1 ）FF模块下挂载的现场设备列表;（ 2 ）FF模块下挂载的现场设备的地址、模块诊断长度、输入数据长度、 输出数据长度、质量码长度;（ 3 ）混合控制的过程变量列表及各变量的 信息包括变量名称、数据长度、数据类型。（ 4 ）生成传递给FF模块的混 合控制的接口文件（以XML文件存储），包含的内容包括： FF模块下挂载 的现场设备列表; FF模块下挂载的现场设备的地址、模块诊断长度、输入 数据长度、输出数据长度、质量码长度;混合控制的过程变量列表及各变 量的信息包括变量名称、数据长度、数据类型;按照与控制器的通讯协议 进行下装数据的组包操作; FF设备组态信息的下装及调用FF组态下装接口 进行FF组态软件的下装。同FF H1接口模块的接口分别为对FF211接口模块 的调用接口、输入变量导入接口、输出变量导出接口、参数和状态显示接 口、与FF H1接口模块的调用接口、下装调用，在NicBuilder中实现为导入 FF输出数据、导出组态数据、参数和状态在NicBuilder组态界面中的显示、 NicBuilder下装时调用FF H1软件的下装。

3 结束语

本文介绍的组态工具是在现场协议基础上对FF硬件设备进行配置及组 态。使FF组态工具能够被Mulitiprog逻辑组态调用。实现现场逻辑组态工具 对FF组态工具的调用及混合编程。给工程组态提供一种更为便捷、易用的组态方式及提升工程实施工作效率。

参考文献：

[1] 李瑞先. 组态王软件在监控系统中的应用[J]. 电器传动自动化，2006， 28（5）：49-51.

[2]北京亚控科技发展有限公司.组态王Version6.5用户手册[Z].2003.32-45.

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