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如何加速FF现场总线自动化智能仪表开发进度

来源:中国科学院沈阳自动化研究所工业控制系统研究室,沈阳中科博微自动化技术有限公司2008.07.22阅读 6637

  当前,国际上正在进行的以现场总线技术为先导的自动化技术革新,是第四代仪表智能型数字化产品,这种产品的应用必须是普及的、网络化的和开放的,也只有在大家都使用统一的现场总线标准并具有可互操作的基础上,才可能真正地实现扩大的网络化应用。对此,面对HART仪表和国际基金会现场总线技术已经或正在成熟的今天,如何加速开发国内的智能化仪表是行业内必须考虑的一件事。
  一、采用什么样的专用芯片
  目前,国际和国内智能型仪表应用的最大量的是HART,占40%,其次是 FF H1和PROFIBUS PA占10%,剩余的模拟仪表占50%,改造的对象是面向这部分仪表,开发的产品应该兼顾HART和两种总线。
  开发的内容主要涉及到现场总线的通信芯片和仪表智能模板,两部分可分开制作www.cechina.cn,也可以合起来。开发过程中要使用的工具是开发的套件和源码,并在初步完成后,到国际上相关单位进行测试认证。
  开发智能型总线仪表,需要的数字化、计算机和网络等技术较高,国内的一般企业不希望前期的高投入。加之开发过程对需要首先获得必要的资质和获得相应的标准,这些条件阻碍了国内厂家的开发步伐。
  我国在"九五"和"十五"期间,国家科技部和发改委曾立项资助开发工作www.cechina.cn,并在中国科学院沈阳自动化研究所等单位获得了成功,国内企业的后续开发,应采取合作的形式,减少开发时间,开发更多的产品。
  二、开发的芯片品种
  根据市场需要,目前有的品种是,适用于FF H1、PROFIBUS PA总线产品的专用芯片FBC0409和适用于HART总线产品的专用芯片HT1200M,各自的特点是:
  1、FBC0409专用芯片

如何加速FF现场总线自动化智能仪表开发进度如图

图一:FBC0409典型应用电路

  采用低速总线31.25Kbit/S数据传输速率,曼彻斯特编码,具备线路极性自动识别及校正,44脚QFP封装;适配大多数微处理器接口,内嵌4K BYTE RAM单元,可存放总线报文;提供DMA控制器和总线仲裁器,实现总线数据的高效收发;支持发送、接收、目的地址识别和内部总线仲裁机制,提高报文处理效率;提供1ms、1/32ms、OCTET time三种定时器,可满足协议定时需求;FBC0409 典型应用电路。
  2、HT1200M专用芯片
  HT1200M是用于HART产品开发的低功耗调制解调芯片,只需外接少量元件即可完成HART 信号的调制解调电路设计,是一款在性能、成本、质量等各方面最为理想的通信芯片。HT1200M与市场上广泛采用的HT20C15及SYM20C15芯片性能、功能及管脚完全兼容,可以直接替代。
  芯片采用单片、半双工1200b/s 速率的频移键控调制解调器,集成接收带通滤波器电路和发送信号波形整形电路控制工程网版权所有,外接460.8kHz 晶体或陶瓷滤波器和内部时钟振荡器或外部时钟输入。
  HT1200M 典型应用电路。

如何加速FF现场总线自动化智能仪表开发进度如图

图二:HT1200M典型应用电路

  三、如何开发现场总线协议软件
  利用传统开发模式开发总线型仪表通信协议,技术难度大,调试时间长,投入也较大。如果采用新型主流技术集成模式开发,可加速开发速度,减少测试费用控制工程网版权所有,快速使仪表投入市场。
  1、FF通信协议栈特点
  目前,沈阳中科博微自动化技术有限公司分别开发完成了FF H1、HSE协议栈的软件开发,且实现了HSE与H1协议转换功能。 通过了FF一致性测试和互操作测试,协议栈支持标准的FMS,SM服务、Link Master功能、变换块、标准功能块和高级功能块、支持功能块实例化。开发过程提供功能块源文件模板。
  该集成开发平台还支持PROFIBUS PA协议,可用于开发Profibus PA产品。
  2、选购协议栈软件源码
  为加速开发栈协议软件源代码,最捷径的做法是www.cechina.cn,利用已有的源代码进行移植。目前,已开发成功的FF H1和Profibus PA的源码是基于FBC0409专用芯片。这种源码是采用标准C代码写成的,使用Nncleus操作系统。
  3、选购协议栈开发工具套件
  对于用户来说,需要的条件是,技术人员需要具备一定的数字仪表开发能力,可以读懂和使用协议或辅助开发文本。可以提供的条件有:硬件原理图、PCB图、设备能力文件(CFF)描述模板(FF H1)、设备描述模板源代码(DDL语言,FF H1)、GSD文件模板(文本文件,Profibus PA)、功能块源代码(C语言)以及协议库(FF H1或者Profibus PA)和操作系统的接口硬件。
  在开发圆卡时,最重要的是掌握开发包工具,这包括Fieldbus ToolKit For FF/PA。这些工具如果是基金会会员可以从基金会获得,如果不是会员,必须通过合作开发的方式,借助于合作单位的技术储备。
  四、现场总线通信模块构成
  选择现场总线通信模块进行OEM定制开发是快速而有效的产品开发方法之一。这里需要考虑的有,使

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