PCS 7 V8.0下FF设备配置入门

基金会现场总线(FOUNDATION fieldbus)是一种由现场总线基金会研发推广的现场总线协议，它符合开放的国际标准IEC-61158-2，用于工厂网络底层网络或工厂自动化环境。基金会现场总线是一种全数字式的串行双向通讯系统，它可以将各种现场设备，如：传感器、执行器与控制器等连接在一起。
在PCS 7 V8.0系统下，结合PDM V8.0 SP1可以用来处理FOUNDATION Fieldbus H1标准FF设备。同时在PCS 7下还可以配置资产管理功能，实现对现场设备的维护、诊断管理。
为了更好、更快的完成组态，可以参考以下手册:

1．软、硬件要求
PDM用于对智能现场设备与组件进行组态、参数设置、调试、诊断和维护。从PDM V8.0 SP1开始集成对FF设备管理，PDM V8.0 SP1要求在PCS 7V8.0下安装。目前最新的PCS 7版本为V8.0 Update1中包含PDM V8.0 update1。因此需要单独安装PDM V8.0 SP1，同时还需要FF软件授权。FF授权订货号为：6ES7658-3MD08-0YA5。
除安装软件PCS 7V8.0 + PDM V8.0SP1外，在操作员站上使用PDM通过以太网访问DP/FF Link下的FF设备还需要进行数据路由。可通过CPU路由功能或者扩展卡CP443-5实现，要求标准CPU在版本V5.1以上，冗余CPU在版本V6.0以上。对于不支持数据路由功能的CPU可以通过CP443-5 Ext模块扩展的DP总线，在扩展的DP总线上连接FF设备。要求CP443-5 ExtV3.0版本在以上。
SIMATIC FF Link（下面简称为FF Link）作为 PROFIBUS DP 和 FOUNDATION Fieldbus H1 (下面简称为FF bus) 之间的网关使用，允许通过 SIMATIC PDM 将一个包含高达 31 个标准 FF 现场设备的 FF Fieldbus 段集成到 SIMATIC PCS 7 过程控制系统。DP总线由接口模块IM153-2和FDC耦合器构成，都可以进行冗余配置，耦合器的冗余需要结合AFD和 AFS来实现。有源现场分离器 (AFS) 通过一个 PROFIBUS PA 线路连接两个 DP/PA 耦合器 FDC 157-0，可在等电位连接线上以耦合器冗余方式运行；有源现场分配器 (AFD) 与 2 个 DP/PA 耦合器 FDC 157-0 配合使用可以环型冗余方式运行。耦合器冗余方式如图1所示：关于耦合器的冗余可以参考手册《总线连接器：DP/PA耦合器、DP/PA连接器和 Y 型连接器》。

图1.FF Link的冗余配置

1.1 PDM V8.0 SP1安装步骤
PDM用于组态、设置、调试、诊断和维护智能型现场设备(传感器和执行器)和现场部件(远程 I/O、复用器、控制室设备、紧凑型控制器)。随 SIMATIC PDM 提供的库含有 2500 多个设备描述，设备范围覆盖全球 200 多个厂商。通过 SIMATIC PDM V8.0 + SP1，设备支持、功能、性能和易用性都得到扩展。
只能在已经安装了PCS 7V8.0的系统上安装PDM V8.0SP1，PDM V8.0 SP1支持以下操作系统：
Windows XP Professional SP3 (32-bit) with IE7
Windows Server 2003 (Standard Edition) SP2/R2 (32-bit) with IE7
Windows 7 SP1 Enterprise/Ultimate (32/64-bit) with IE8
Windows Server 2008 (Standard Edition) SP2 or R2 SP1/2 (64-bit) with IE8
详细安装信息请参考PDM光盘中的Readme内容。PDM V8.0 SP1的安装简要步骤如图2、图3；

图2 PDM V8.0 SP1 安装步骤

图3 PDM V8.0 SP1 安装过程

1.2 设备集成
设备描述库“Device Library 1#2012”是与 SIMATIC PDM V8.0 SP1 一起提供的。其中包括 HART 通信基金会(HCF)组织的完整目录以及 PROFIBUS & PROFINET International 的 EDD（Electronics Device Description）库。安装PDM之后，必须成功导入EDD文件之后才能在硬件组态中配置FF-devices。
通过PDM的工具Device Intergation manager管理设备描述文件，实现对设备描述文件的集成、显示、删除等功能。Device Intergation Manager的启动命令和功能菜单如图4 所示：

图4 device intergation manager的启动和功能菜单

将设备描述光盘插入光驱，通过菜单“Read device description from source”导航到设备光盘，点击确认开始读取设备描述文件，如图5 所示；

图5 从光盘读取设备描述文件信息

由于光盘中包含了众多厂家的PA、Profibu DP、HCF、FF的设备信息，在成功读取之后可根据实际情况选择设备描述文件。可以通过“Filter”按照条件进行过滤，选择需要的设备描述文件后通过命令“Intergation”命令进行集成，如图6所示：

图6 Intergation 设备描述文件

注意：必须通过光盘导入EDD文件，否则在硬件配置过程中可能会出错。。

2．FF Link和FF bus配置
2.1 组态FF Link
成功导入设备描述文件之后，才可以在硬件组态中配置FF Link。要求设置Profibus总线模式为DPV1模式，通过拖拽的方式组态FF Link，并为FF Link分配DP地址3。如图7所示，FF Link属于DP总线上的一个DP从站，在FF Link后是Foundation Fieldbus总线，即FF总线。

图7 组态FF Link

FF Link支持冗余配置，选中FF Link之后双击窗口下方IM153-2 FF中的FDC 157，在弹出的“Parameter”属性窗口中进行设置。冗余方式支持耦合器冗余和环网冗余，根据实际的冗余方式进行选择，如图8所示：

图8 FF Link 冗余配置

2.2 组态FF device
在“FOUNDANTION-FIELDBUS”下集成了PDM支持的FF设备。可以通过拖拽的方式在FF 总线上添加FF-devices。如图9所示；将FF设备拖到FF总线上并为FF-devices配置Address，默认地址从20开始。

图9 配置FF devices

由于不同的FF设备集成的功能块不同，功能块对应不同的IO功能，根据项目的要求来分配IO地址。如图10所示，右击FF设备下的功能块，通过“Assign Address”命令为FF-devices的功能块分配IO地址。分配IO地址之后，通过“Edit symbols”命令为IO地址定义符号名。

图10 为FF device分配IO地址

2.3 优化FF总线参数
FF-devices配置完成后，必须调整FF bus 参数。通过右击FF总线选择Object Properties，在General属性窗口点击Properties，如图11所示；在Macro Cycle参数界面对FF总线周期继续优化，优化前后的效果如图12所示；FF bus的总线参数如图13所示；

图11 FF总线属性

图12 优化FF总线参数

图13 FF bus参数

HW 编译成功后，在下载过程中会提示“load schedule to devices”，此时并没有分配FF设备的地址和名称，实际设备与组态的可能不一致。可以在完成FF设备的参数分配后再进行下载。

3．FF-devices参数设置
FF设备在出厂时都有默认地址和名称，上述步骤完成了FF 设备的硬件组态，但是与实际设备并是一一对应的。因此需要为FF-devices重新分配Address和TagName。可以通过PDM的“LifeList”命令扫描FF总线上的实际FF-devices，然后将配置的tag 和 address传输到设备。
在FF Link上点击右键，选择SIMATIC PDM菜单下的“Start LifeList”在弹出的LifeList界面上点击“Start”命令开始扫描，如图14、图15所示；扫描完成完成后会显示FF总线上所有的FF设备的Address、制照商等信息，扫描结果如图15所示；

图14 通过LifeList扫描FF总线上的设备

图15通过LifeList扫描FF总线上的设备

通过点击LeftList界面中的“Assign address and TAG”命令弹出图16所示界面；“Select object”用来选择已组态的FF设备；如图17所示。“Transfer”用来传送新配置的对象名称和地址到FF设备，传送完成后如图18所示；

图16为FF device分配tag和address

图17为FF device分配tag和address

图18 Transfer离线配置到设备

完成FF设备的地址和名称分配后可以重新下载硬件组态，此时完成“Load Schedule to Device”，如图19所示，点击“Start”命令开始装载。

图19 Load schedule to Devices

在PCS 7 中还提供两种视图：Process Devices Plant View和Process Devices Network Views。Process Devices Plant View显示所有组态网络中全部组态设备的总览，用于获得已组态设备的快速总览，在此视图中不能组态新网络显示项目中配置所有FF设备；Process Devices Network Views根据网络拓扑分组显示设备，可以配置网络和FF设备。视图效果如图20所示；

图20 Process Devices Plant View和Process Devices Network Views

可以在HW组态界面双击FF-devices或者通过Process Devices Plant View和Process Devices Network Views中右击FF-devices用菜单“Open object” 打开FF设备参数视图。图21所示为TH400相关参数，

图21 FF device参数

不同的FF设备，功能块和参数都会不一样，需要根据对应的技术手册进行设定。只有参数设置正确FF设备的功能块才会正常工作，此时可以通过“Process Variables”获取FF设备的数据。
通过右击FF-devices用菜单“Object Properties”显示FF设备的属性窗口，属性窗口显示了FF设备的诊断信息、EDD文件的存储位置等信息，如图22所示；

图22 FF device属性

4．FF设备的数值读取和控制
在PCS 7V8.0中通道驱动块FbAnIn、FbAnOu可以用连接FF设备的IO地址。下面的示例用FbAnIn读取TH400的温度值并通过MonAnL在OS上显示；通过OpAnL对PID.IN进行赋值。如图23所示在硬件组态中为TH400分配符号。

图23 TH400地址和Symbols分配

新建CFC，在CFC中调用FbAnIn、FbAnOu，如图24所示；

图24 在CFC中调用通道驱动块

编译成功并下载后。CFC在线值和FF设备的Process variables如图25、26所示；

图25 TH400 AI功能块和CFC数值显示

图26 TH400 PID 功能块和CFC数值显示

关键词
基金会现场总线，PDM，EDD， PCS 7

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