FF基金会现场总线教案分析.ppt

ZB0214112 刘凡 FF的原则、概述 FF的原则 ● 现场总线技术是一个可授权的技术,而不是一个引起 大家相互竞争的技术； ● 没有一个公司可以操纵现场总线基金会的技术； ● 现场总线基金会技术符合制定中的IEC/ISA标准,并 且该技术已得到证实，适用于工业自动化应用领域； ● 基金会现场总线具有可互操作性。 功能体系结构 最底层是 H1 层。它的特点是可以总线供电，可以通过中继器延长电缆距离；网段的调度设备（ LAS ）可以冗余；可以在仪表中运行功能块，使控制功能分散到现场仪表；可以用于本质安全防爆环境。 第二层是 HSE 层。它是高性能的控制干线，通讯速率达到100Mbit/s；采用标准以太网设备和网络；通过联接设备可以集成 H1 子系统； HSE 可以选择冗余；通过 HSE 不但能够运行标准的功能块，而且可以运行灵活功能块，以满足批量控制和混合控制的需要。第三层是 OPC 数据交换层 (OPC DX) 。在这一层，服务器与服务器之间可以交换数据，从而使数据可以用于支持各种应用软件包，例如，应用于 ERP 系统，资产管理系统（ Asset Management ），历史数据处理，最优化算法，数据仓库等，通过 OPC DX 还可以与非 FF 系统进行数据交换。 第四层是上述的各种应用软件包在这一层运行。 第五层是 MIS 系统，将过程数据用于全厂管理。 FF 现场总线的优点 1 技术要点 FF采用ISO的OSI模型7层体系结构中的第1、2、7层，即物理层（Physical Layer），链路层（Data Link Layer），应用层（Application Layer），外加一个第八层，用户层（User Layer）构成其总线通讯标准。用户层是现场总线标准在OSI层模型之外增加的一层，它使该标准超过一项通讯标准而成为一项系统标准，是FCS开放性与互操作性的关键。用户层定义了29个标准功能模块，用于数据处理和组成控制算法，标准功能模块的数量少于一般的DCS，它允许用户自己定义算法模块，另外还定义了两个工具，即设备描述语言DDL（Device Description Language）和对象字典OD(Object Dictionary)，用以登记网络上的可见对象，以实现可互操作性。 2 通信模型 物理层 规定了FF现场总线的传输介质、传输速率、最大传输距离、拓扑结构及信号类型等。 FF现场总线的传输介质可以为双绞线、同轴电缆、光纤和无线电等。 低速H1总线，传输速率为31.25kb/s，传输距离为200m～1900m H1总线最多可串接4台中继器。 通过网桥可以把不同传输速率、不同传输介质的总线段进行互联。 其物理层符合IEC1158-2标准，物理媒介的传输信号类型采用曼彻斯特编码。 应用层 应用层的主要任务是定义FF的通信命令、响应、数据和事件等。 应用层分为两个子层：Fieldbus Messaging Specification（FMS）子层:为用户层提供服务，生成规范的应用协议报文数据）Fieldbus Access Sublayer(FAS)子层:与数据链路层连接，为FMS和应用进程提供报文传送服务）。 某石化总厂锅炉控制系统EIC2000-302系列现场总线系统是遵守FF引以为基础IEC/SP50标准开发的。FF三大特点：全数字通讯，控制彻底分散，开放互可操作。某石化总厂锅炉房自动控制采用EIC2000-302系列现场总线系统。现场总线是过程控制现场仪表与控制室之间的一个标准数字链路。现场总线能够使用一对简单的双绞线给现场仪表供电，并传输现场仪表与控制室之间的通信信号。FF将DCS通信和控制功能分散到各现场仪表。此系统控制线路：IPC→PCI→H1（SP50）→LD302（FI302）→BT302。 中国海洋石油总公司 旅大10-1项目采用基金会现场总线技术减少项目调试和开车时间工程设计简化，仪表回路图减少70%。 --模拟量卡件和端子模块减少75%； --仪表电缆减少75%，降低成本和布线工作量； --控制系统联调时间由30天减少到7天； --采用AMS软件，一天完成31个网段208台FF总线仪表调试； --基金会现场总线技术帮助平台提前62天开车。 总结与心得 基金会总线技术作为过程控制自动化的一个先进技术，经过了二十多年的发展，通过很多项目证明，到目前已经进入了成熟应用的阶段。由于FF项目与常规项目使用有所不同，对于施工方法及维护的理念存在差异，所以对工程及维护人员的培训非常重要。 通过对基金会现场总线FF的学习，我认识到了网络系统与工业结合起来的强大，降低成本减少工