FF现场总线使用使用说明Word文档格式.docx
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6
现场总线电源阻抗匹配器
DF49
7
现场总线终端器
BT302
8
现场总线重复器
DF48
9
现场总线安全栅
DF47
10
现场总线（FF）压力变送器
LD302-D21I-BU10-00/3Y/I1
11
现场总线（FF）温度变送器
TT302-10-A/3Y/I1
12
电流到现场总线（FF）转换器
IF302-10-A/3Y/I1
13
现场总线（FF）到电流转换器
FI302-10-A/3Y/I1
14
现场总线阀门定位器
FY302-11-043/2Y/J1（BFY302-22C）
15
人机界面软件
Genesis
16
系统组态软件
SYSCON302-2
17
总线组态软件
DFI302-SVR-2
18
压力、温度装置（含调节阀、开关、压力仪表及自制费用等）
现场总线网络主要由现场总线设备、总线供电电源、终端器、电缆、中继器、网关、网桥、现场总线接口和端子块等部件构成。
现场总线网络上连接的现场总线设备有两种：
一种是总线供电式现场设备，它需要从总线上获取工作电源，总线供电电源就是为这种设备准备的；
另一种是单独供电的现场设备，它不需要从总线上获取其工作电源。
常用的现场总线设备有温度变送器、压力（差压）变送器、流量变送器、液位变送器和调节阀等。
这些现场设备不仅有信号变换功能，而且还有组态运算及控制功能。
终端器是连接在总线末端或末端附近的阻抗匹配元件。
每个总线段上需要两个，而且只能有两个终端器。
终端器采用反射波原理使信号变形最小，它所起到的作用是保护信号，使它少受衰减与畸变。
有时，将终端器电路内置在电源、安全栅、PC接口卡和端子排内。
在安装前要了解清楚是否某个设备已有终端器，避
免重复使用，影响总线的数据传输。
低速现场总线电缆的通信速率为31.25KB/S，传输介质为双绞线，传输距离与传输电缆类型的关系如表2所示。
表2传输电缆类型及最大传输距离
电缆类型
电缆说明
规格（mm2）
最大距离（m）
A
单对双绞线屏蔽
0.80
1900
B
多对双绞线屏敝
0.32
1200
C
多对双绞线不屏敝
0.13
400
D
多芯非双绞线屏蔽
1.25
200
由表5-1可知，首选的现场总线电缆是A型，一般用于新的装置；
替代首选的现场总线电缆是B型，一般用于新的或改造的装置；
不推荐使用的现场总线电缆是C和D型。
其他类型的电缆也可以在FCS中使用，如对于改造的系统或装置，也可使用已敷设的电缆替代。
总线电源为总线供电的现场总线设备提供电源，总线电源分为131型（为给安全栅供电的非本安电源）、132型（为普通非本安电源，输出电压最大值为直流32V）和133型（本安电源）。
中继器是一台总线供电或非总线供电设备，它用于扩展现场总线网络。
现场总线网络上任意两台设备之间最多可以使用4台中继器，使用4台中继器时，网络中两个设备间的最大距离可达9500mA型电缆）。
网桥是一台总线供电设备或非总线供电设备，用于连接不同速率的现场总线段或不同物理层，如金属线、光纤等现场总线网段，以便形成更大的网络。
网关是总线供电或非总线供电设备，用于将现场总线的网段连向其他通信协议的网段。
现场总线接口用于现场总线与操作站（PC机）的连接。
端子块通常提供多台总线设备的连接，所以一个设备可以接到任何一组总线端子上。
有了专为现场总线设计的端子块，使网络布线容易多了。
本系统由两个部分组成，其中，两个LD302压力变送器和FY302构成压力控制系统，两个TT302温度变送器和FI302构成温度控制系统,这两个系统构成现场总线的H1网段。
H1系统通过DF51网关与上位机相连。
3知识准备
为了更好、更快的完成组态，建议使用者首先准备并深入理解以下基础知识：
3.1现场总线的基础知识。
现场总线控制系统（FCS,FieldbusControlSystem是继基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统DCS后，产生的新一带全分布式网络控制系统。
现场总线控制系统是控制学科吸收网络、通信、信息技术的优点，在DCS基础上发展起来的。
现场总线系统打破了传统控制系统的结构形式。
传统模拟控制系统采用一
对一的设备连线，按控制回路分别进行连接。
位于现场的测量变送器与位于控制
开关、马达之间均为一对一的物
能够把原先DCS系统中处于控制加上现场设备具有通信能力，现
室的控制器之间，控制器与位于现场的执行器、理连接。
现场总线系统由于采用了智能现场设备，
室的控制模块、各输入输出模块置入现场设备，场的测量变送仪表可以与阀门等执行机构直接传送信号，因而控制系统功能能够不依赖控制室的计算机或控制仪表，直接在现场完成，实现了彻底的分散控制
由于采用数字信号替代模拟信号，因而可实现一对电线上传输多个信号
（包括多个运行参数值、多个设备状态、故障信息），同时又为多个设备提供电源；
现场设备以外不再需要模拟/数字、数字/模拟转换部件。
这样就为简化系统结构、
节约硬件设备、节约连接电缆与各种安装、维护费用创造了条件
3.2组态的基础知识。
“组态”的概念是伴随着集散型控制系统（distributedcontrolsystem,DCS的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。
由于每一套DCS都是比较通用的控制系统，可以应用到很多的领域中，为了使用户在不需要编代码程序的情况下，便可生成适合自己需要的应用系统，每个DCS厂商在DCS中都预装了系统软件和应用软件，而其中的应用软件，实际上就是组态软件，但一直没有人给出明确定义，只是将使用这种应用软件设计生成目标应用系统的过程称为“组态（configure）”
组态的概念最早来自英文configuretion，含义是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先设置，自动执行特定任务，满足使用者要求的目的。
监控组态软件是面向监控与数据采集（supervisorycontrolanddataacquisition,SCADA）的软件平台工具，具有丰富的设置项目，使用方法灵活，功能强大。
监控软件最早出现时，HM（Ihumanmachineinterface）或MMI（manmachineinterface）是其主要内涵，即主要解决人机图形界面问题。
随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCAD、A通信及联网、开放数据接
口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容。
随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。
组态软件的使用者是自动化工程设计人员。
组软件的主要目的是使使用者在生成适合自己需要的应用系统时不需要修改软件程序的源代码，因此在设计组态软件时应充分了解自动化工程设计人员的基本要求，并加以总结提炼，重点、集中解决共性问题。
下面是组态软件主要解决的问题:
如何与采集、控制设备间进行数据交换；
使来自设备的数据与计算机图形画面上的各元素关联起来；
处理数据报警及系统报警；
存储历史数据并支持历史数据的查询；
各类报表的生成和打印输出；
为使用者提供灵活、多变的组态工具，可以适应不同应用领域的需求；
最终生成的应用系统运行稳定可靠；
具有与第三方程序的接口，方便数据共享。
自动化工程设计技术人员在组态软件中只需填写一些事先设计的表格，再利用图形功能把被控对象（如发应罐、温度计、锅炉、趋势曲线、报表等）形象地画出来，通过内部数据连接把被控对象的属性与I/O设备的实时数据进行逻辑连接。
当由组态软件生成的应用系统投入运行后，与被控对象相连的I/O设备数据发生变化会直接带动被控对象的属性变化。
若要对应用系统进行修改，也十分简单，这就是组态软件的方便性。
3.3控制系统的基本知识。
3.4FF现场总线的两个个重要概念：
设备描述（DeviceDescription,DD）和功能块（FunctionBlock）。
DD是属于FF的报文规范层（FMS,FieldbusMessageSpeciafication的一个内容。
在每次组态设备之前，必须确认是否安装该设备的设备描述语言。
SYSTEM302系统可以很方便的安装新设备的DD在安装目录的DeviceSupport下建立该设备的活页夹，按照厂家提供的手册，添加该设备的ManufacturerID、DeviceType、EJADeviceType信息，同时Standart.inr文件的ManufacturerByID部分添加给设备的ID即可。
DD由设备生产厂家或者现场总线基金会提供，现场总线基金会将标准DD做
在CD-ROM中，用户可以从现场总线基金会得到DD的光盘。
用户还可以从设备供应商处得到扩充的DD或者在供应商将扩充的DD向现场总线基金会登记后，从现场总线基金会得到扩充的DD由于本系统的设备是Sma公司通过基金会现场总线一致性测试的设备，DD都已经安装，不需要重复这项工作。
功能模块（FUNCTIONBLOCK,FB）。
功能快应用进程位于FF总线通信模型的最高层——用户层。
FF用户层协议将实现控制系统所需的各种功能封装为通用的模块结构，并定义它们的输入、输出、算法、事件及控制图等内容，从而形成了功能模块FB。
功能块FB技术是FF现场总线实现分布式控制的一项重要手段。
在传统的DCS中，控制功能主要在工作站实现，不能真正实现分散控制。
在FF现场总线中，FCS废弃了DCS的输入/输出单元和工作站，把DCS的工作站的功能块分配给现场仪表，构成虚拟工作站。
FF的功能块可以供用户自由选择，可统一组态，构成所需的的控制系统，并且实现了彻底的分散控制。
另外，基金会现场总线使用标准功能块完成控制策略。
功能块是标准的自动化函数。
许多控制系统功能块，诸如模拟输入、模拟输出、PID控制等功能都可以通过使用功能块由现场设备完成。
例如，一台简单的温度变送器可包含一个AI功能块，一台控制阀可包含一个PID功能块和预期的AO块。
这样，一个完整的控制回路可以仅用一台简单的变送器和一台控制阀来构成。
以模块为基础，设计一致的功能块，还可使来自不同厂家的设备可以无缝的集成在一起。
现场总线基金会把功能块FB主要分成了三类：
资源块（ResourceBlock）、转换块（TransducerBlock）、功能块FB（FunctionBlock）。
资源块描述了诸如设备名、生产厂家和序号等的现场总线设备特征。
一台设备只有一个资源块。
转换块把功能块从读传感器和命令输出硬件的本地输入/输出的功能分开。
它们还包含标定日期和传感器类型等信息。
每个输入或输出功能块通常就是一个转换块。
功能块提供了控制系统行为。
功能块的输入和输出可通过现场总线相连接。
每个功能块的执行被精确地调度。
在一个用户应用中可以有多个功能块。
现场总线基金会定义了十个标准化的基本控制用功能块和19个附加的先进控制用标准功能块。
4现场总线系统的组态
现场总线的组态由策略组态、界面组态、系统调试几部分组成。
完成这几个步骤就可以进行服务器端现场总线计算机监控。
为了更深层次应用，还可以进行
进行C/S模式的监控程序设计，这就需要设计DDE®
口及现场总线组态软件与其它组态软件的通信软件设计。
系统的组态使用Sma公司推出的SYSTEM02系统。
SYSTEM02是一套完整的现场总线控制方案，采用现场总线、Windows和OPC等先进技术，真正基于现场设备，系统可以处理各种信号，进行连续控制，离散逻辑控制和批处理控制，支持通过了基金会验证设的备互操作性，真正的实现了分布式控制。
SYSTEM302控制系统软件分为两个层次：
⑴Syscon：
它是经过FF认证的组态软件，能够对不同公司符合FF标准的现场总线设备进行组态，以实现控制策略的现场总线组态软件，可以通过PC机对现场总线设备进行控制策略的组态、维护和操作。
可在线分配工位号及调整参数，可队现场设备进行进行预见性维护（在线诊断、量程修改及零点校正等工作）。
（2）AIMAX:
它是用来进行人机界面组态。
该软件功能强大，组态简单。
所有检测参数在这些流程图的工艺设备图框上动态显示，控制方案也在流程图上体现，提供给操作员比较直观方便的操作界面。
同时提供历史趋势、多种打印报表。
操作员通过防水专用薄膜操作键盘和鼠标，可以对画面和控制回路进行操作。
4.1策略组态
策略组态的步骤如下：
（1）新建工程。
在文件菜单中选择“New”或在工具条中点击“New”按
钮来创建一个新工程（New/Projects），出现图1文件对话框。
图1新建工程对话框
在文件框中输入工程名，然后点击保存。
一个以工程名为名称以“.ffp”为扩展
名的新文件将被建立。
一个包含一个“Area1”（逻辑工作区）和一个“FieldbusNetwork”（物理工作区）图标的窗口将显示出来，如图2所示。
*□陀丄1
[±
]FieldtxjsNetivorks
（2）建立物理设备工程。
在主窗口，用右键点击“FieldbusNetwork”
图标。
选择“NewFieldbus”选项，即创建了一个新物理总线，如图3所示，命
名为DFI263。
图3新建物理总线
（3）添加现场总线设备。
用鼠标右键点击“DFI263”图标，选择“Expand'
选项。
将显示一个新的窗口。
现在可以加入工程中将用到的设备。
首先必须加入网桥DFI302。
在DFI263窗口中，用鼠标右键点击DFI263图标。
选择NewBridge项，如图4所示，同时出现图5所示对话框。
-DfcMC-[DFI_263J
站ProjoU已弓Edit羽讲thVictvgmrwriiG沖on沖矢htLdp
进割智冨两I如自圃占竺|Jj
DFI263
图5
按照图5选择合适的生产厂家（Manufacture,此处是Smar公司）、设备类型（DeviceType此处是DFI302网关），位号（DeviceTag,笔者设为DFI263）及UpstreamPort（该参数与DF51网关使用的H1总线的网段有关，由于本总线系统的总线是利用DF51的H1-1网段，所以UpstreamPort的值选“1”）。
接着，添加一些现场总线仪表。
此处以压力变送器（LD302）为例子说明。
在“DFI263”窗口中，用鼠标右键点击DFI263，选择“NewDevice”，如图6所示，随后会出现图7所示对话框，按图7设置生产厂家、设备类型、设备位号。
然后、为设备添加功能块。
点击仪表左侧的+号，然后用鼠标右键选择“FBVFD”，
图6
再选择“NewBlock”项，如图8所示，此处是添加资源功能块，所以ResourceType选“ResourceBlock'
位号为LD302_F7122_RES。
添加其它功能快操作步骤一样，不过要注意合理选择功能块类型及位号，例如，添加转换块时，功能块类型要选“Transduce”；
添加Al功能块时，功能块类型选“AnalogInput”；
Device
OKCancelIHelp
FunctionBlock匚h日
OK
Cancel
Help
按需要为为LD302添加资源块（Resource）转换块（Transducer）模拟输入功能块（AnalogInput）。
在SYSTEM302中，资源块RES、转换块TRS、显示块DSP是每个设备都必须的功能块。
功能块添加完毕以后要为每个功能块设置组态参数。
此处以LD302_F7122_RES功能块为例子说明方法。
双击需要设置参数的功能块，出现图9所示的界面。
S&
声mn-DEMO-[DPI2t3]
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）PrQj^c1；
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LD3O2-F7122-ResourceBlock-LD3O2_F712Z
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fIValueICL..In..?
a选定需设置的参数，此处选定了“MODE_BLK的TARGET”参数，单击“Edit”按钮，此时出现图10所示的界面，选定或填写设定的控制参数，按“EndEdit”,完成该参数的设置。
按照同样的办法，设定其它参数。
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i-STRATEGYhALERTKEY
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Close
图10
至此，一个现场总线设备添加完毕。
按照上述过程添加其它设备，为每个设备添加相应的功能块，设置相应的参数，本DEMO系统中功能块及参数设置详见附录，详细的功能块的功能及参数含义请参见各仪表的使用手册Configuration节
及FUNCTIONBLOCKSINSTRUCTIONMANUAL相应的功能块的说明。
（4）创建新的Areas（逻辑工作区）。
选定Areas，单击右键，“NewProcessCell”，如图11所示，出现图12,此时，在图12中双击“ProcessCel”，出现图13所示的界面，然后，在按照图14，“NewControlModule”，新的ControlModule就是我们将要组态的控制策略。
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图12
图14
打开新的Control及已经添加的功能块如图15所示，把图15左端的功能块按照
需要用鼠标拖动到右边的ControlModule中，例如，笔者首先是要组态一个单回路温度PID控制，就只需要拖动FI302_E1757_AO、FI302_E1757_PID、TT302_B4311_AI。
然后，使Link工具栏处于选定状态，点击需要连线的起始功能块，出现图16所示界面，用鼠标点击“out”，完成策略连线的出发点设置。
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图15
OutputParameterSelectionrTT302-B43I1-AnalogInput-TT302-B4311_AI
ParameterDescription：
jd
图16
继续用鼠标点击该连线的目标功能块，也会出现如图16所示的界面，按照选择
起点的办法，选择该连接线的终点，完成控制策略的第一条连线。
按照同样的办法，连接其它功能块，直到控制策略如图17所示
图17
此时，我们已经完成了一个PID控制策略的离线组态。
按照上述步骤，我们还可以组态如串级等各种控制策略。
详细内容请参见FUNCTIONBLOCKSINSTRUCTIONMANUAL。
（5）软件通信、下载及在线监控。
选定FieldbusNetworks中的一个网段，也就是图19中Demo窗口的
“Fieldbus”网段图标,双击，出现图19的Fieldbus窗口，在该窗口中显示当前网段的所有设备列表。
点击工具栏中的丄按钮，完成上位机与现场设备之间的通信。
通信完成后点击Communication菜单中的Download选项，
升级会员 