7_基金会现场总线FF.ppt

HANC 第7章 基金会现场总线FF 主要内容 7.1 基金会现场总线FF概述 7.2 FF功能块参数 7.3 FF功能块库 7.4 FF的典型功能块 7.5 功能块在串级控制设计中的应用 基金会现场总线，即Foundation Fieldbus，简称FF 在过程自动化领域得到广泛应用。 由ISP北美分会和World FIP合并成立了现场总线基金会（Fieldbus Foundation） FF基金会汇集了世界著名仪表、自动化设备和DCS制造厂商，研究机构和最终用户。 FF的宗旨是促进产生一个单一的国际现场总线标准。 1996年颁布用于低速，过程自动化中现场设备和控制设备之间的联接的H1（31.25K）标准 支持总线供电 支持本质安全 内容广泛的用户层 2000年制定用于高速，制造业自动化或者车间自动化的以快速以太网为基础的FF-HSE标准 可实现冗余 支持标准的基本功能模块 7.1基金会现场总线概述 7.1.1 FF的主要技术 不仅是一种总线，而且是一个系统，一个全分布式自动化系统 主要技术内容包括： 通信技术（通信模型，通信协议，控制芯片） 标准化功能块 设备描述（设备驱动的基础） 通信控制器（现场总线产品开发） 系统集成技术（通信系统和控制系统） 系统测试技术（一致性与互操作性测试等） 7.1.2 基金会现场总线网络拓扑 1. 单网段拓扑 2.桥接网络拓扑 网桥的功能 转发（Forwarding） 置于转发表中，按优先级排队 重发（Republishing） 置于重发表中，缓冲型 重发以转发代替，以支持非调度式的传输 7.1.3 基金会现场总线通信模型 FF参考模型包括OSI的物理层、数据链路层和应用层，另外增加用户层； 应用层分为总线访问层（FAS）和总线报文规范层（FMS）。 FAS的基本功能是确定数据访问的关系模型和规范，根据不同要求，采用不同的数据访问工作模式； FMS的基本功能是面向应用服务，生成规范的应用协议数据； 7.1.4 物理层 低速标准H1遵循IEC1158-2 高速标准HSE遵循高速以太网 物理层主要功能（接口，物理信号） H1支持多种传输介质：双绞线、电缆、光纤和无线 FF协议物理层H1标准 低速总线H1 —31.25Kbps已完成标准制定(IEC1158-2) 用于过程自动化 直流电压供电范围为9-32VDC，信号电压0.75-1V，H1的物理信号波形如图7-4所示 不考虑本安时一条总线上可以连接32台仪表 两线制传输，最远传输距离1900米 最多可以加四个中继器 拓扑结构：总线型或树型 7.1.5 数据链路层 每个总线段上有一个媒体访问控制中心，称为链路活动调度器LAS，它的功能是： 认知新设备，并将新设备加入到链路中去； 从链路中除去没有响应的设备； 在链路上发布数据链路时间和调度时间； 在调度时间内，轮询那些以缓冲区存储数据的设备； 在调度时间之间，发送优先级驱动的令牌给某设备。 FF协议应用层 下层是现场总线访问子层FAS (Fieldbus Access Sublayer )，利用数据链路层的调度和非调度服务来为现场总线报文规范子层服务。 上层是报文规范层FMS (Fieldbus Messaging Specification) ，描述了用户应用所需要的通信服务、信息格式、行为状态等。 FF协议用户层 功能块 设备描述 (Device Description) 对象字典（Object Dictionary) 7.1.10 FF通信控制器 FF通信控制器的功能 通信信号的发送和接收 传输数据的串并转换 串行数据的编码和解码 信息帧的打包和解包 CRC校验码的产生和验证 FB3050通信控制器 巴西SMAR公司 TQFP100封装 数据宽度8位，16位地址总线 7.2 FF功能块参数 功能块及参数概述 功能块概念： 功能块通过位号（Tag）和数字索引识别 参数包括：控制参数，输入参数，输出参数 块模式参数 决定块运行的状态 有8种模式类型 量程标定参数 概念和目的 7.3 FF功能块库 FF协议将仪表的功能以功能块、资源块、转换块等标准结构来实现。 功能块链接 从输出参数到输入参数，功能块彼此链接。一个输出参数可以链接到任何数目的输入。 不同设备间功能块的链接通过网络通信实现。同一设备上功能块的链接不需通过总线进行通信，因而会立刻完成并且不占用网络带宽。 资源块和转换块不是控制策略的一部分，它们所有的参数都是内含参数，不可以进行链接。 7.4 FF的典型功能块 模拟输入功能块AI 图7-12 CHANNEL XD_SCALE OUT_SCALE OUT 模拟输出功能块AO 图7-13 CAS_IN PV_SCALE XD_SCALE（百分比到工程量