基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)述及最新發(fā)展-FFTechnica課件

基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)述

ABB(中國(guó))有限公司

曾碩巍

控制系統(tǒng)亞太區(qū)中國(guó)部經(jīng)理

william-shuowei.zeng@

基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)述FF技術(shù)概述FF技術(shù)概述FF通信技術(shù)FF功能塊技術(shù)FF設(shè)備描述FF互操作性FF技術(shù)特點(diǎn)FF技術(shù)的最新發(fā)展FF技術(shù)概述國(guó)際電工委員會(huì)IEC61158(測(cè)量和控制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信工業(yè)控制系統(tǒng)用現(xiàn)場(chǎng)總線,由IEC/TC65/SC65C/WG6制定)標(biāo)準(zhǔn)的定義現(xiàn)場(chǎng)總線是安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（FieldDevice)與控制室內(nèi)的自動(dòng)化控制裝置之間的進(jìn)行數(shù)字式、多節(jié)點(diǎn)、串行通訊的數(shù)據(jù)總線開放性互操作性降低初始投入(CAPEX)，如節(jié)省布線，文檔，調(diào)試費(fèi)用新一代自動(dòng)化系統(tǒng)的必備技術(shù)作為一個(gè)使能技術(shù)，它支持高端應(yīng)用解決方案的開發(fā)資產(chǎn)管理或資產(chǎn)優(yōu)化進(jìn)一步降低資產(chǎn)生命周期的運(yùn)行成本（OPEX)現(xiàn)場(chǎng)總線Fieldbus國(guó)際電工委員會(huì)IEC61158(測(cè)量和控制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信APPLICATION應(yīng)用層7PERSENTION表示層6SESSION會(huì)話層5TRANSPORT傳輸層4NETWORK網(wǎng)絡(luò)層3DATALINK數(shù)據(jù)鏈路層2PHYSICAL物理層1APPLICATION應(yīng)用層7PERSENTION表示層6SESSION會(huì)話層5TRANSPORT傳輸層4NETWORK網(wǎng)絡(luò)層3DATALINK數(shù)據(jù)鏈路層2PHYSICAL物理層1物理介質(zhì)用戶用戶ISOOSI-RM數(shù)據(jù)通訊參考模型現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議模型APPLICATIONPERSENTIONSESSIONTR基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(FieldbusFoundation)現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(FF)歷史FF成立于1994年由北美的WorldFIP和ISP兩大集團(tuán)合并而成約350多個(gè)著名控制及儀表供應(yīng)商和最終用戶加盟開放互聯(lián)基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)Ff(FOUNDATIONfieldbus)由現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(FF)擁有和控制1996年發(fā)布FF通信協(xié)議第一版H1（31.25Kbps)IEC61158總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的類型12000年11月1日公布HSE（100Mbps高速以太網(wǎng)）IEC61158總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的類型5IEC61158：測(cè)量和控制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信工業(yè)控制系統(tǒng)用現(xiàn)場(chǎng)總線

10種技術(shù)類型總線

由IEC/TC65/SC65C/WG6制定現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(FieldbusFoundation)FF總線分類及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)FF現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括兩種類型FFH1，用于過程自動(dòng)化的低速總線,通信速率為31.25Kbps,可以總線供電,并提供本質(zhì)安全.H1的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可采用總線型,樹型和菊花鏈型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在同一網(wǎng)段可以是混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu).FFHSE，高速現(xiàn)場(chǎng)總線（基于以太網(wǎng)），通信速率為100Mbps，支持冗余技術(shù)，只有總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)HSE和H1之間通過鏈路設(shè)備（LinkingDevice)連接FF總線分類及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)FF現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括兩種類型基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）通信模型用戶層基于IEC61804基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）通信模型用戶層基于IEC6180FFHI網(wǎng)絡(luò)概覽物理層組成部分:Transmitter接線盒ActuatorDCS控制器e.g.OperatorStationEthernetCable電源配電器/電源調(diào)節(jié)器DIOTC/RTDFieldbus

ProcessInterfaceDIO

H1通訊卡總線電源配電器/電源調(diào)節(jié)器電纜終端電阻接線盒

-段保護(hù)器-現(xiàn)場(chǎng)總線安全柵

浪涌保護(hù)器終端電阻電纜H1BusEthernet以太網(wǎng)FFHI網(wǎng)絡(luò)概覽物理層組成部分:Transmitter接ControlRoomEquipmentJunctionBox接線盒Spurs分支Trunk主干線Splices

FFH1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及線纜將設(shè)備連接至主干線的電纜線纜現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上兩個(gè)相距最遠(yuǎn)的設(shè)備之間的電纜路徑，即主要的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊電纜ControlRoomJunctionBoxSpursH1網(wǎng)段H1網(wǎng)段不同網(wǎng)斷上的設(shè)備FFHSEFFH1+HSE網(wǎng)絡(luò)概覽OPCServer鏈接設(shè)備LinkingDevice鏈接設(shè)備LinkingDevice操作員站工程師站AMS/AODCS控制器基于Ethernet的控制網(wǎng)絡(luò)H1網(wǎng)段H1網(wǎng)段H1網(wǎng)段不同網(wǎng)斷上的設(shè)備FFHSEFFH1FF數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜N方式發(fā)布/預(yù)訂(Publisher-Subscriber)定制周期性實(shí)時(shí)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)由LAS管理客戶/服務(wù)器(Client-Server)非定制用戶發(fā)起非實(shí)時(shí)報(bào)告分發(fā)(ReportDistribution)非定制報(bào)警和事件非實(shí)時(shí)時(shí)間標(biāo)簽LASFF數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜N方式發(fā)布/預(yù)訂(PublishVirtualCommunicationRelationships(VCRs)FF網(wǎng)絡(luò)通信中,現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息傳送，是通過應(yīng)用進(jìn)程之間的邏輯上的連接進(jìn)行的，這種通信連接稱為虛擬通信關(guān)系-VCR。FF的虛擬通信關(guān)系VCRFCFT發(fā)布-預(yù)訂VCR客戶-服務(wù)器VCR報(bào)告分發(fā)VCRDevicemustopencommunicationchannelstotalktoremotedevicesVirtualCommunicationRelationFF通信設(shè)備類型按照設(shè)備的通信能力，F(xiàn)f將通信設(shè)備分為三種類型鏈路主設(shè)備（LinkMasterDevice）：有能力成為鏈路活動(dòng)調(diào)度器LAS（LinkActiveScheduler）的設(shè)備，包括主機(jī)接口或某些其它設(shè)備?；驹O(shè)備(BasicDevice)：具備基本通信能力，即只能接受總線命令作出響應(yīng)的總線設(shè)備，不具備LAS能力。網(wǎng)橋(Bridge)：用于連接不同傳輸速率或不同傳輸介質(zhì)的設(shè)備，比如將下游各個(gè)H1網(wǎng)段連接在一起的設(shè)備，同時(shí)也是H1和HSE接口設(shè)備，它必須成為鏈路主設(shè)備。FF通信設(shè)備類型按照設(shè)備的通信能力，F(xiàn)f將通信設(shè)備分為三種類鏈路活動(dòng)調(diào)度器LAS(LinkActiveScheduler）LAS是總線段的調(diào)度中心,具有總線上所有設(shè)備的清單和鏈路活動(dòng)調(diào)度表，控制通信介質(zhì)上數(shù)據(jù)傳輸活動(dòng),任何時(shí)刻每個(gè)總線段上都只有一個(gè)LAS處于工作狀態(tài)LAS功能包括向設(shè)備發(fā)送強(qiáng)制數(shù)據(jù)CD向設(shè)備發(fā)送傳遞令牌PT為新入網(wǎng)設(shè)備探測(cè)未用地址定期對(duì)總線短發(fā)布數(shù)據(jù)鏈路時(shí)間和調(diào)度時(shí)間監(jiān)視設(shè)備對(duì)傳遞令牌PT的響應(yīng)FF鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)FOUNDATIONFieldbus(FF)LAS基本設(shè)備鏈路主設(shè)備鏈路主設(shè)備基本設(shè)備基本設(shè)備基本設(shè)備LASX鏈路活動(dòng)調(diào)度器LAS(LinkActiveSchedFFH1設(shè)備標(biāo)識(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備標(biāo)識(shí)：設(shè)備標(biāo)識(shí)

(DeviceID)由設(shè)備制造商提供的序列號(hào)serialnumber例如：003453ACME39483847設(shè)備位號(hào)

(DeviceName-TAG)由用戶為操作設(shè)置例如:TT-101設(shè)備網(wǎng)絡(luò)地址

(DeviceAddress)在網(wǎng)段上的唯一地址例如:33FFH1設(shè)備標(biāo)識(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備標(biāo)識(shí)：FFH1網(wǎng)段概覽

HI網(wǎng)段特征物理層遵循

IEC61158-2標(biāo)準(zhǔn)

2線，多臺(tái)儀表，位同步、雙向、數(shù)字化通訊

波特率

31.25Kbps

網(wǎng)段驅(qū)動(dòng)電壓

9-32VDC。

通訊信號(hào)電流

9mA。

屏蔽雙絞線

樹型(雞爪型)、分支型和混合型拓樸結(jié)構(gòu)

電纜總長(zhǎng)度：1900m。

分支電纜長(zhǎng)度：30-120m。

掛接設(shè)備數(shù)量：32臺(tái)。

防爆方法：本質(zhì)安全防爆，等。FFH1網(wǎng)段概覽HI網(wǎng)段特征FFHSE特點(diǎn)100Mbps(允許10Mbps,1Gbps)雙絞線和光纜標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)集線器標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接線規(guī)則鏈接設(shè)備(LinkingDevices,網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)橋）冗余FFHSE高速以太網(wǎng)FFHSE特點(diǎn)FFHSE高速以太網(wǎng)TransducerBlockFunctionBlock(s)ResourceBlockfieldbus資源塊設(shè)備特性:

-設(shè)備名稱

-制造廠商

-設(shè)備序列號(hào)-允許特性功能塊定義控制算法特性:

-AI,AO,DI,DO,PID,etc.-多于30個(gè)以上類型

轉(zhuǎn)換塊傳感器接口

-校驗(yàn)信息-組態(tài)信息典型用戶層應(yīng)用塊用戶層提供過程接口及實(shí)現(xiàn)通訊系統(tǒng)與用戶的互操作用戶層是FF與其它現(xiàn)場(chǎng)總線的顯著區(qū)別FF不僅僅是一個(gè)總線技術(shù)，而是一個(gè)控制系統(tǒng)TransducerBlockFunctionBlock(s資源塊描述設(shè)備的一般信息，包括：ManufacturerName

制造廠商ModelNumber

模件系列號(hào)MaterialsofConstruction

設(shè)備材質(zhì)DeviceOptions

設(shè)備可選項(xiàng)，取決于所選設(shè)備一個(gè)設(shè)備的資源塊是唯一的ResourceBlock資源塊

資源塊描述設(shè)備的一般信息，包括：ResourceBlockTransducerBlock轉(zhuǎn)換塊用于變送器和傳感器的接口，讀取傳感器數(shù)據(jù)，包括設(shè)備調(diào)校和其它數(shù)據(jù)設(shè)備標(biāo)定信息（量程、線性化）傳感器數(shù)據(jù)（類型，組態(tài)）單一設(shè)備的可以有多個(gè)轉(zhuǎn)換塊轉(zhuǎn)換塊的模式可以組態(tài)，在對(duì)設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，?？毂仨氃O(shè)置為OOS狀態(tài)SensorTransducerAnalogInputBlockActuatorTransducerAnalogOutputBlockTransducerBlock轉(zhuǎn)換塊用于變送器和傳感器的FunctionBlocks功能塊功能塊是參數(shù)、算法和事件的完整組合，由外部事件驅(qū)動(dòng)功能塊的執(zhí)行，通過算法將輸入?yún)?shù)轉(zhuǎn)換為輸出參數(shù)，不同的功能塊組合成用戶所需的控制策略，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的控制功能，功能塊的輸入輸出參數(shù)可以跨網(wǎng)段實(shí)現(xiàn)連接。設(shè)備中的功能塊取決于所選設(shè)備的類型單一設(shè)備可以有多個(gè)功能塊，如AI,AO,PID等控制在現(xiàn)場(chǎng)（ControlInField）FF定義10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能塊(Part2)11個(gè)先進(jìn)功能塊(Part3)8個(gè)高級(jí)功能塊(Part3)4個(gè)多輸入/多輸出功能塊(Part4)柔性功能塊(Part5)FF功能塊駐留在實(shí)際設(shè)備中制造商可以增強(qiáng)功能塊制造商可以創(chuàng)建用戶化功能塊FunctionBlocks功能塊功能塊是參數(shù)、功能塊應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用AO

MLManualControlAOFeedbackControlAIAIPIDPDAIDIAODOInputOutputAOOverrideControlAIAIPIDPIDSSAORatioControlAIRAAIPIDAOCascadeControlAIPIDAIPIDSplitRangeControlAOAOAIBGBGPIDAOTrack,FeedforwardCapabilityinControlAIPIDAOAIDI功能塊應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用AOMLManualContro變送器定位器tAI(50ms)VCR(30ms)PID(200ms)AO(200ms)宏周期:500ms

VCR類型:

Publisher/SubscriberLAS用于功能塊的控制和通信的規(guī)劃調(diào)度功能塊的執(zhí)行在時(shí)間上是確定性的功能塊調(diào)度

分布化的智能–確定的時(shí)序安排變送器定位器tAI(50ms)VCR(30ms)PID設(shè)備描述(DD)技術(shù)

設(shè)備描述(DD，DeviceDescriptions)是基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線為實(shí)現(xiàn)可互操作性而提供的一個(gè)重要工具由稱為設(shè)備描述語(yǔ)言(DDL)的標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言編寫實(shí)現(xiàn)--EDDLDD包括參數(shù)標(biāo)簽、工程單位、要顯示的十進(jìn)制數(shù)、參數(shù)關(guān)系、量程與診斷菜單。DD由兩個(gè)部分組成由基金會(huì)提供的為所有標(biāo)準(zhǔn)的功能塊和轉(zhuǎn)換塊的設(shè)備描述，它包括由DDL描述的一組標(biāo)準(zhǔn)塊及參數(shù)定義。由設(shè)備制造商提供的包括由DDL描述的設(shè)備功能的特殊部分，如設(shè)備的量程、診斷程序等。以上兩部分結(jié)合在一起，完整地描述了設(shè)備的特性。設(shè)備描述(DD)技術(shù)設(shè)備描述(DD，DeviceD有關(guān)名詞DeviceDescription(DD直到2003) =ElectronicDeviceDescriptionEDD“E”in“EDD”=“Electronic”EnhancedEDD=ImprovedvisualizationinEDD有關(guān)名詞DeviceDescription(DD直到2EDDL?EDDL是電子設(shè)備描述語(yǔ)言基于文本的語(yǔ)言基于IEC61804標(biāo)準(zhǔn)（3及4部份）由兩部分組成一個(gè)描述設(shè)備信息的文件（CD，因特網(wǎng)）一個(gè)主機(jī)應(yīng)用服務(wù)，通過此服務(wù)主機(jī)從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中取信息EDDL?EDDL是電子設(shè)備描述語(yǔ)言InteractionsWithFieldDevicesContentsuppliedbyISA,Copyright2008OperationsEngineeringInteractionsWithFieldDevice互操作性一個(gè)制造商的設(shè)備與另一個(gè)制造商設(shè)備通過現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互動(dòng)而無(wú)功能損失的能力H1ITK,H1CTK,HSECTK,HSEITK，HIST等取得成功的關(guān)鍵因素之一互操作性(Interoperability)互操作性互操作性(Interoperability)測(cè)試及注冊(cè)ContentsuppliedbyISA,Copyright2008測(cè)試及注冊(cè)ContentsuppliedbyISA,傳統(tǒng)4-20mA一個(gè)變量一個(gè)方向數(shù)字信號(hào)多變量雙向ControllerControlSystemNetworkFieldbusInput/OutputSubsystemControllerControlSystemNetwork現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、雙向通信

支持多變量傳輸取消數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換傳統(tǒng)4-20mA數(shù)字信號(hào)ControllerControl傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線將控制和I/O移到現(xiàn)場(chǎng)儀表ControllerControlSystemNetworkFieldbus4-20mAInput/OutputSubsystemPIDPIDAI

AIAOAOControllerControlSystemNetwork現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)分布式控制功能控制在現(xiàn)場(chǎng)（ControlInField）傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線ControllerControlSystem傳統(tǒng)的4-20mA信號(hào)配線每個(gè)設(shè)備需要一個(gè)安全柵和一個(gè)根電纜現(xiàn)場(chǎng)總線配線多個(gè)設(shè)備需要一個(gè)安全柵和一個(gè)根電纜ControllerControlSystemNetworkFieldbus4-20mAInput/OutputSubsystemI.S.I.S.I.S.I.S.ControllerControlSystemNetwork現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)特點(diǎn)降低安裝成本傳統(tǒng)的4-20mA信號(hào)配線現(xiàn)場(chǎng)總線配線Controller傳統(tǒng)4-20mA視野止于I/O子系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線視野擴(kuò)展到現(xiàn)場(chǎng)儀表ControllerControlSystemNetworkFieldbusRemoteInput/OutputSubsystemControllerControlSystemNetwork現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)特點(diǎn)控制設(shè)備信息擴(kuò)展（過程信息，質(zhì)量信息，診斷信息，等）支持資產(chǎn)管理及優(yōu)化應(yīng)用OK!BAD!故障報(bào)告塊不在服務(wù)狀態(tài)組態(tài)錯(cuò)誤內(nèi)存錯(cuò)誤儀表需要維護(hù)未定義錯(cuò)誤對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的回讀檢查etc診斷信息源資源塊轉(zhuǎn)換塊傳統(tǒng)4-20mA現(xiàn)場(chǎng)總線ControllerControl多站：一條現(xiàn)場(chǎng)總線掛接多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備FieldbusControllerControlSystemNetwork現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)特點(diǎn)互操作性（Interoperability）A廠商設(shè)備B廠商設(shè)備C廠商設(shè)備任何制造商的設(shè)備，只要其遵循總線標(biāo)準(zhǔn)，即可進(jìn)行互操作互換性（Interoperability）實(shí)現(xiàn)即插即用多站：一條現(xiàn)場(chǎng)總線FieldbusControllerCon內(nèi)容FF技術(shù)概述FF技術(shù)的最新發(fā)展SIF-安全儀表功能WIO-無(wú)線與遠(yuǎn)程輸入輸出FFHSERemoteI/OEDDL&FDI–現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備一體化結(jié)合EDDL與FDT/DTM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)旨在開發(fā)一個(gè)開放且唯一的國(guó)際規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)Client-ServerandOPCUA(IEC62541)診斷技術(shù)-與德國(guó)化工測(cè)量與調(diào)節(jié)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（NAMUR/WG2.6）合作將診斷信息的整合標(biāo)準(zhǔn)化確保用戶獲得最有價(jià)值的信息內(nèi)容MarketsServed>1,000,000devicesOver12,000Systems經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證的成熟的技術(shù)

Note:DatatobeupdatedMarketsServed>1,000,000devi問題問題演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！

基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)述

ABB(中國(guó))有限公司

曾碩巍

控制系統(tǒng)亞太區(qū)中國(guó)部經(jīng)理

william-shuowei.zeng@

基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)述FF技術(shù)概述FF技術(shù)概述FF通信技術(shù)FF功能塊技術(shù)FF設(shè)備描述FF互操作性FF技術(shù)特點(diǎn)FF技術(shù)的最新發(fā)展FF技術(shù)概述國(guó)際電工委員會(huì)IEC61158(測(cè)量和控制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信工業(yè)控制系統(tǒng)用現(xiàn)場(chǎng)總線,由IEC/TC65/SC65C/WG6制定)標(biāo)準(zhǔn)的定義現(xiàn)場(chǎng)總線是安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（FieldDevice)與控制室內(nèi)的自動(dòng)化控制裝置之間的進(jìn)行數(shù)字式、多節(jié)點(diǎn)、串行通訊的數(shù)據(jù)總線開放性互操作性降低初始投入(CAPEX)，如節(jié)省布線，文檔，調(diào)試費(fèi)用新一代自動(dòng)化系統(tǒng)的必備技術(shù)作為一個(gè)使能技術(shù)，它支持高端應(yīng)用解決方案的開發(fā)資產(chǎn)管理或資產(chǎn)優(yōu)化進(jìn)一步降低資產(chǎn)生命周期的運(yùn)行成本（OPEX)現(xiàn)場(chǎng)總線Fieldbus國(guó)際電工委員會(huì)IEC61158(測(cè)量和控制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信APPLICATION應(yīng)用層7PERSENTION表示層6SESSION會(huì)話層5TRANSPORT傳輸層4NETWORK網(wǎng)絡(luò)層3DATALINK數(shù)據(jù)鏈路層2PHYSICAL物理層1APPLICATION應(yīng)用層7PERSENTION表示層6SESSION會(huì)話層5TRANSPORT傳輸層4NETWORK網(wǎng)絡(luò)層3DATALINK數(shù)據(jù)鏈路層2PHYSICAL物理層1物理介質(zhì)用戶用戶ISOOSI-RM數(shù)據(jù)通訊參考模型現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議模型APPLICATIONPERSENTIONSESSIONTR基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(FieldbusFoundation)現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(FF)歷史FF成立于1994年由北美的WorldFIP和ISP兩大集團(tuán)合并而成約350多個(gè)著名控制及儀表供應(yīng)商和最終用戶加盟開放互聯(lián)基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)Ff(FOUNDATIONfieldbus)由現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(FF)擁有和控制1996年發(fā)布FF通信協(xié)議第一版H1（31.25Kbps)IEC61158總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的類型12000年11月1日公布HSE（100Mbps高速以太網(wǎng)）IEC61158總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的類型5IEC61158：測(cè)量和控制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信工業(yè)控制系統(tǒng)用現(xiàn)場(chǎng)總線

10種技術(shù)類型總線

由IEC/TC65/SC65C/WG6制定現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)(FieldbusFoundation)FF總線分類及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)FF現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括兩種類型FFH1，用于過程自動(dòng)化的低速總線,通信速率為31.25Kbps,可以總線供電,并提供本質(zhì)安全.H1的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可采用總線型,樹型和菊花鏈型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在同一網(wǎng)段可以是混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu).FFHSE，高速現(xiàn)場(chǎng)總線（基于以太網(wǎng)），通信速率為100Mbps，支持冗余技術(shù)，只有總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)HSE和H1之間通過鏈路設(shè)備（LinkingDevice)連接FF總線分類及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)FF現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括兩種類型基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）通信模型用戶層基于IEC61804基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）通信模型用戶層基于IEC6180FFHI網(wǎng)絡(luò)概覽物理層組成部分:Transmitter接線盒ActuatorDCS控制器e.g.OperatorStationEthernetCable電源配電器/電源調(diào)節(jié)器DIOTC/RTDFieldbus

ProcessInterfaceDIO

H1通訊卡總線電源配電器/電源調(diào)節(jié)器電纜終端電阻接線盒

-段保護(hù)器-現(xiàn)場(chǎng)總線安全柵

浪涌保護(hù)器終端電阻電纜H1BusEthernet以太網(wǎng)FFHI網(wǎng)絡(luò)概覽物理層組成部分:Transmitter接ControlRoomEquipmentJunctionBox接線盒Spurs分支Trunk主干線Splices

FFH1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及線纜將設(shè)備連接至主干線的電纜線纜現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上兩個(gè)相距最遠(yuǎn)的設(shè)備之間的電纜路徑，即主要的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊電纜ControlRoomJunctionBoxSpursH1網(wǎng)段H1網(wǎng)段不同網(wǎng)斷上的設(shè)備FFHSEFFH1+HSE網(wǎng)絡(luò)概覽OPCServer鏈接設(shè)備LinkingDevice鏈接設(shè)備LinkingDevice操作員站工程師站AMS/AODCS控制器基于Ethernet的控制網(wǎng)絡(luò)H1網(wǎng)段H1網(wǎng)段H1網(wǎng)段不同網(wǎng)斷上的設(shè)備FFHSEFFH1FF數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜N方式發(fā)布/預(yù)訂(Publisher-Subscriber)定制周期性實(shí)時(shí)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)由LAS管理客戶/服務(wù)器(Client-Server)非定制用戶發(fā)起非實(shí)時(shí)報(bào)告分發(fā)(ReportDistribution)非定制報(bào)警和事件非實(shí)時(shí)時(shí)間標(biāo)簽LASFF數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜N方式發(fā)布/預(yù)訂(PublishVirtualCommunicationRelationships(VCRs)FF網(wǎng)絡(luò)通信中,現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息傳送，是通過應(yīng)用進(jìn)程之間的邏輯上的連接進(jìn)行的，這種通信連接稱為虛擬通信關(guān)系-VCR。FF的虛擬通信關(guān)系VCRFCFT發(fā)布-預(yù)訂VCR客戶-服務(wù)器VCR報(bào)告分發(fā)VCRDevicemustopencommunicationchannelstotalktoremotedevicesVirtualCommunicationRelationFF通信設(shè)備類型按照設(shè)備的通信能力，F(xiàn)f將通信設(shè)備分為三種類型鏈路主設(shè)備（LinkMasterDevice）：有能力成為鏈路活動(dòng)調(diào)度器LAS（LinkActiveScheduler）的設(shè)備，包括主機(jī)接口或某些其它設(shè)備?；驹O(shè)備(BasicDevice)：具備基本通信能力，即只能接受總線命令作出響應(yīng)的總線設(shè)備，不具備LAS能力。網(wǎng)橋(Bridge)：用于連接不同傳輸速率或不同傳輸介質(zhì)的設(shè)備，比如將下游各個(gè)H1網(wǎng)段連接在一起的設(shè)備，同時(shí)也是H1和HSE接口設(shè)備，它必須成為鏈路主設(shè)備。FF通信設(shè)備類型按照設(shè)備的通信能力，F(xiàn)f將通信設(shè)備分為三種類鏈路活動(dòng)調(diào)度器LAS(LinkActiveScheduler）LAS是總線段的調(diào)度中心,具有總線上所有設(shè)備的清單和鏈路活動(dòng)調(diào)度表，控制通信介質(zhì)上數(shù)據(jù)傳輸活動(dòng),任何時(shí)刻每個(gè)總線段上都只有一個(gè)LAS處于工作狀態(tài)LAS功能包括向設(shè)備發(fā)送強(qiáng)制數(shù)據(jù)CD向設(shè)備發(fā)送傳遞令牌PT為新入網(wǎng)設(shè)備探測(cè)未用地址定期對(duì)總線短發(fā)布數(shù)據(jù)鏈路時(shí)間和調(diào)度時(shí)間監(jiān)視設(shè)備對(duì)傳遞令牌PT的響應(yīng)FF鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS)FOUNDATIONFieldbus(FF)LAS基本設(shè)備鏈路主設(shè)備鏈路主設(shè)備基本設(shè)備基本設(shè)備基本設(shè)備LASX鏈路活動(dòng)調(diào)度器LAS(LinkActiveSchedFFH1設(shè)備標(biāo)識(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備標(biāo)識(shí)：設(shè)備標(biāo)識(shí)

(DeviceID)由設(shè)備制造商提供的序列號(hào)serialnumber例如：003453ACME39483847設(shè)備位號(hào)

(DeviceName-TAG)由用戶為操作設(shè)置例如:TT-101設(shè)備網(wǎng)絡(luò)地址

(DeviceAddress)在網(wǎng)段上的唯一地址例如:33FFH1設(shè)備標(biāo)識(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備標(biāo)識(shí)：FFH1網(wǎng)段概覽

HI網(wǎng)段特征物理層遵循

IEC61158-2標(biāo)準(zhǔn)

2線，多臺(tái)儀表，位同步、雙向、數(shù)字化通訊

波特率

31.25Kbps

網(wǎng)段驅(qū)動(dòng)電壓

9-32VDC。

通訊信號(hào)電流

9mA。

屏蔽雙絞線

樹型(雞爪型)、分支型和混合型拓樸結(jié)構(gòu)

電纜總長(zhǎng)度：1900m。

分支電纜長(zhǎng)度：30-120m。

掛接設(shè)備數(shù)量：32臺(tái)。

防爆方法：本質(zhì)安全防爆，等。FFH1網(wǎng)段概覽HI網(wǎng)段特征FFHSE特點(diǎn)100Mbps(允許10Mbps,1Gbps)雙絞線和光纜標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)集線器標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接線規(guī)則鏈接設(shè)備(LinkingDevices,網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)橋）冗余FFHSE高速以太網(wǎng)FFHSE特點(diǎn)FFHSE高速以太網(wǎng)TransducerBlockFunctionBlock(s)ResourceBlockfieldbus資源塊設(shè)備特性:

-設(shè)備名稱

-制造廠商

-設(shè)備序列號(hào)-允許特性功能塊定義控制算法特性:

-AI,AO,DI,DO,PID,etc.-多于30個(gè)以上類型

轉(zhuǎn)換塊傳感器接口

-校驗(yàn)信息-組態(tài)信息典型用戶層應(yīng)用塊用戶層提供過程接口及實(shí)現(xiàn)通訊系統(tǒng)與用戶的互操作用戶層是FF與其它現(xiàn)場(chǎng)總線的顯著區(qū)別FF不僅僅是一個(gè)總線技術(shù)，而是一個(gè)控制系統(tǒng)TransducerBlockFunctionBlock(s資源塊描述設(shè)備的一般信息，包括：ManufacturerName

制造廠商ModelNumber

模件系列號(hào)MaterialsofConstruction

設(shè)備材質(zhì)DeviceOptions

設(shè)備可選項(xiàng)，取決于所選設(shè)備一個(gè)設(shè)備的資源塊是唯一的ResourceBlock資源塊

資源塊描述設(shè)備的一般信息，包括：ResourceBlockTransducerBlock轉(zhuǎn)換塊用于變送器和傳感器的接口，讀取傳感器數(shù)據(jù)，包括設(shè)備調(diào)校和其它數(shù)據(jù)設(shè)備標(biāo)定信息（量程、線性化）傳感器數(shù)據(jù)（類型，組態(tài)）單一設(shè)備的可以有多個(gè)轉(zhuǎn)換塊轉(zhuǎn)換塊的模式可以組態(tài)，在對(duì)設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，模快必須設(shè)置為OOS狀態(tài)SensorTransducerAnalogInputBlockActuatorTransducerAnalogOutputBlockTransducerBlock轉(zhuǎn)換塊用于變送器和傳感器的FunctionBlocks功能塊功能塊是參數(shù)、算法和事件的完整組合，由外部事件驅(qū)動(dòng)功能塊的執(zhí)行，通過算法將輸入?yún)?shù)轉(zhuǎn)換為輸出參數(shù)，不同的功能塊組合成用戶所需的控制策略，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的控制功能，功能塊的輸入輸出參數(shù)可以跨網(wǎng)段實(shí)現(xiàn)連接。設(shè)備中的功能塊取決于所選設(shè)備的類型單一設(shè)備可以有多個(gè)功能塊，如AI,AO,PID等控制在現(xiàn)場(chǎng)（ControlInField）FF定義10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能塊(Part2)11個(gè)先進(jìn)功能塊(Part3)8個(gè)高級(jí)功能塊(Part3)4個(gè)多輸入/多輸出功能塊(Part4)柔性功能塊(Part5)FF功能塊駐留在實(shí)際設(shè)備中制造商可以增強(qiáng)功能塊制造商可以創(chuàng)建用戶化功能塊FunctionBlocks功能塊功能塊是參數(shù)、功能塊應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用AO

MLManualControlAOFeedbackControlAIAIPIDPDAIDIAODOInputOutputAOOverrideControlAIAIPIDPIDSSAORatioControlAIRAAIPIDAOCascadeControlAIPIDAIPIDSplitRangeControlAOAOAIBGBGPIDAOTrack,FeedforwardCapabilityinControlAIPIDAOAIDI功能塊應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用AOMLManualContro變送器定位器tAI(50ms)VCR(30ms)PID(200ms)AO(200ms)宏周期:500ms

VCR類型:

Publisher/SubscriberLAS用于功能塊的控制和通信的規(guī)劃調(diào)度功能塊的執(zhí)行在時(shí)間上是確定性的功能塊調(diào)度

分布化的智能–確定的時(shí)序安排變送器定位器tAI(50ms)VCR(30ms)PID設(shè)備描述(DD)技術(shù)

設(shè)備描述(DD，DeviceDescriptions)是基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線為實(shí)現(xiàn)可互操作性而提供的一個(gè)重要工具由稱為設(shè)備描述語(yǔ)言(DDL)的標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言編寫實(shí)現(xiàn)--EDDLDD包括參數(shù)標(biāo)簽、工程單位、要顯示的十進(jìn)制數(shù)、參數(shù)關(guān)系、量程與診斷菜單。DD由兩個(gè)部分組成由基金會(huì)提供的為所有標(biāo)準(zhǔn)的功能塊和轉(zhuǎn)換塊的設(shè)備描述，它包括由DDL描述的一組標(biāo)準(zhǔn)塊及參數(shù)定義。由設(shè)備制造商提供的包括由DDL描述的設(shè)備功能的特殊部分，如設(shè)備的量程、診斷程序等。以上兩部分結(jié)合在一起，完整地描述了設(shè)備的特性。設(shè)備描述(DD)技術(shù)設(shè)備描述(DD，DeviceD有關(guān)名詞DeviceDescription(DD直到2003) =ElectronicDeviceDescriptionEDD“E”in“EDD”=“Electronic”EnhancedEDD=ImprovedvisualizationinEDD有關(guān)名詞DeviceDescription(DD直到2EDDL?EDDL是電子設(shè)備描述語(yǔ)言基于文本的語(yǔ)言基于IEC61804標(biāo)準(zhǔn)（3及4部份）由兩部分組成一個(gè)描述設(shè)備信息的文件（CD，因特網(wǎng)）一個(gè)主機(jī)應(yīng)用服務(wù)，通過此服務(wù)主機(jī)從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中取信息EDDL?EDDL是電子設(shè)備描述語(yǔ)言InteractionsWithFieldDevicesContentsuppliedbyISA,Copyright2008OperationsEngineeringInteractionsWithFieldDevice互操作性一個(gè)制造商的設(shè)備與另一個(gè)制造商設(shè)備通過現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互動(dòng)而無(wú)功能損失的能力H1ITK,H1CTK,HSECTK,HSEITK，HIST等取得成功的關(guān)鍵因素之一互操作性(Interoperability)互操作性互操作性(Interoperabi