基金会现场总线FF薛波.docVIP

基金会现场总线FF 基金会现场总线FF以ISO/OSI开放系统互联模式为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF 通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。用户层主要针对自动化测控应用的需要，定义了信息存取的统一规则，采用设备描述语言规定了通用的功能块集。基金会现场总线的主要技术内容包括FF通信协议、用于完成开放互联模式中第2-7层通信协议的通信栈、用于描述设备特性、参数、属性及操作接口的DDL设备描述语言、设备描述字典、用于实现测量、控制、工程量转换等功能的功能块、实现系统组态、调度、管理等功能的系统软件技术以及构筑集成自动化系统、网络系统的系统集成技术 　　FF的通信模型以ISO/OSI开放系统模型为基础，采用了物理层、数据链路层、应用层，并在其上增加了用户层，各厂家的产品在用户层的基础上实现。FF总线采用的是令牌总线通信方式，可分为周期通信和非周期通信。FF目前有高速和低速两种通信速率，其中低速总线协议H1已于1996年发表，现在已应用于工作现场，高速协议原定为H2协议，但目前H2很有可被HSE取而代之。H1的传输速率为31.25 kbps，传输距离可达1900m，可采用中继器延长传输距离，并可支持总线供电，支持本质安全防爆环境；HSE目前的通信速率为10 M bps，更高速的以太网正在研制中。FF可采用总线型、树型、菊花链等网络拓扑结构，网络中的设备数量取决于总线带宽、通信段数、供电能力和通信介质的规格等因素。FF支持双绞线、同轴电缆、光缆和无线发射等传输介质，物理传输协议符合IECll57-2标准，编码采用曼彻斯特编码。FF总线拥有非常出色的互操作性，这在于FF采用了功能模块和设备描述语言（DDL， Device Description Language）使得现场节点之间能准确、可靠地实现信息互通 FF由二部分组成：即HI低速现场总线及H2高速现场总线。H1的通信速率为31．25 kb／s。H2的通信速率为1 Mbps及2．5 Mb／s，后改为HSE速率为100 Mb／s。H1与HSE通过FF的连接设备连接。FF是专门为过程自动化即连续控制的过程而设计的，吸收了DCS及HART行之有效的技术，如功能块及DDL(设备描述语言)等技术，所以熟悉DCS的用户使用比较方便，但由于设想十分周到，技术比较复杂。1 FFH1的通信模型FFH1的通信模型参照了OSI参考模型的1，2，7层，另外增加了用户层，这是FF与其他总线不同之处。FFH1通信模型和OSI参数模型见图1。(1)通信原理如果需要将一信息从一处送到他处，必须按照协议规定的格式自用户层经应用层、数据链路层及物理层发送才能奏效。这一过程可用邮寄信件的方式作为譬喻，如要从某地发一信件给其他地方的某人时，可按照邮局规定的方式，将信件放入信封，在信封上根据规定的格式写上地址及收信人，贴上邮票投入信箱即可。若不按照邮局的规定进行，则信件就有可能收不到 物理层与传输介质(电缆、光缆等)相连接规定了如何收发信号和接收信号。数据链路层规定了总线设备如何共享网络，怎样调度通信。应用层分为现场总线访问子层和现场总线报文规范子层2个子层，其中FAS规定数据访问的关系模型和规范，在DLL与FMS之间提供服务；FMS则规定了标准的报文格式，为用户提供了所需的通信服务。应用层的任务是描述应用进程，实现应用进程之间的通信，提供应用接口的标准操作，实现应用层的开放性。应用层规定了设备间交换数据、命令、事件信息和请求应答的信息格式。用户层规定了标准的功能块，对象字典和设备描述，供用户组成所需要的应用程序，并实现网络管理和系统管理。在网络管理中，为了提供一个集成网络各层通信协议的机制，实现设备操作状态的监控和管理，设置了网络管理代理和网络管理信息库，提供组态管理、运行管理和差错管理的功能。在系统管理中，设置系统管理内核、系统管理内核协议和系统管理信息库，提供设备管理、功能管理、时钟管理和安全管理等功能。FF将数据链路层、应用层和用户层的软件集成为通信栈，供软件开发商开发通信栈；通过软件编程来实现。另外再开发专用集成电路及其相关硬件来实现物理层和数据链路层部分功能。这样就能用软硬件相结合的办法来实现FF通信模型。(2)FF通信模型的三大功能FF通信模型作为现场总线设备的物理实体，再通过传输线构成通信网络，按层次分别分为上述物理层等4层；如按功能分别可分为三部分，即通信实体、系统管理内核和功能块应用进程。各部分之间通过虚拟通信关系来沟通信息，即相当于逻辑的通信信道，VCR表示了2个或多个应用进程之间的关系。1)通信实体(Entitg)。由各层协议和网络管理代理共同组成。其任务是生成报文(Mes