基于FF协议的智能气动阀门定位器开发

　　1　引　　言

　　基金会现场总线(FF)技术在21世纪将给过程自动化领域带来革命性的变化,这已经成为业界的共识。国内外仪表与控制系统厂商都在纷纷开发现场总线的产品。因此,选择合适的开发的产品目标是很重要的。概括而言,产品开发目标大致有以下几个方面:开发工具类、上位机系统类、各种现场设备类。本文旨在介绍作为现场总线设备之一的气动阀门定位器的开发。

　　2　现场总线设备的开发

　　2.1　开发方式

　　(1)直接开发方式

　　一个基金会现场总线设备的电路部分一般包括两大部分:一是负责应用处理和总线通讯的通讯圆卡;二是负责与外部测控对象相互作用的信号输入/输出设备卡。每部分均包含相应的软件和硬件。

　　所谓直接开发方式,就是开发商依据协议和仪表功能对上述两部分都进行全部的硬件和软件开发,之后进行一致性和互操作性测试。通过测试后,即成为经FF认证的产品。该方式适合于有实力的大公司。优点是拥有全部知识产权。缺点是开发周期长,风险高。

　　(2)部分OEM集成开发方式

　　基金会现场总线设备与传统自动化设备的最大区别在于通讯和功能的标准化实现。因而,已有厂商推出了通过FF认证的专门用于完成这部分功能的产品,即前述的通讯圆卡。如将它与自行开发的完成测控制功能的设备卡等部件集成,即可构成FF现场总线设备。这就是部分OEM集成开发方式。

　　对于大部分现场总线产品开发商,常采用部分OEM集成开发方式开发新产品。而基金会的可互操作性测试则加强和保证了这一方式的可行性。此方式适合于开发能力有限和希望快速推出现场总线设备产品的厂家。优点是开发成本低,缺点是只拥有部分知识产权。

　　2.2　开发步骤

　　概括上述两种开发方式,一个符合基金会现场总线协议的现场设备开发可大致分为以下几个步骤:

　　(1)通讯部分和功能硬件开发。包括开发或直接购买通讯圆卡和开发设备卡。

　　(2)功能软件开发。包括编写功能块、变送块等,或购买经认证的标准功能块。

　　(3)为开发的设备编写DD,开送基金会登记注册。

　　(4)将设备提交基金会进行可互操作性及一致性测试,获得基金会认证。

　　2.3　开发工具

　　目前已经有多家公司,如巴西Smar公司和美国NI公司,提供FF总线产品的开发工具。借助它们,用户可缩短开发周期,发挥自己的技术优势,集中精力于开发有自己特色的各类现场设备。本课题采用的是NI公司的开发工具。该工具主要包括H1现场仪表圆卡,FF总线组态工具、监控软件,ISA总线接口等。其中H1圆卡的CPU采用美国摩托罗拉公司的32位微处理器Motorola68331;现场总线通讯接口芯片采用日本富士电机公司的FRONTIER-1。H1圆卡执行FF通讯栈软件和功能块壳软件,可担当总线链路的主设备LAS或基本设备。功能块壳软件为开发FF设备所需的块提供一个高级接口。