基金会现场总线的网络管理系统
基金会现场总线(Foundation Fieldbus)的发展动态
基金会现场总线（Foundation Fieldbus）的发展动态现场总线基金会自1984 年成立以来，经过十年的发展，已经形成了一个开放的、全数字化的工业通信系统，并在上世纪末开始进入中国市场，推动了中国的工业自动化技术进步，并开始了大型全区域系统集成的应用，本文就其发展过程和特点概括地介绍一下。
一. 应用情况一个开放式的总线协议，很重要的一点就是有多少设备支持这个协议。
否则，这个协议的开放性就没有意义了。
从2001 年起，支持FF 总线的产品越来越多。
据统计，2002 年通过FF基金会认证注册的产品增长了24%，累计达到137 种。
其中，压力仪表32 种，温度仪表12 种，流量仪表19 种，物位仪表12 种，分析仪表16 种，阀门类仪表30 种，高速以太网联接设备5 种，调节仪表1 中，其他仪表10 种。
有10个公司的控制系统能够联接FF 总线的H1 网段。
它们是ABB，Emerson（Delta-V）Honeywell（Plantscape，Experion PKS）Invensys，Smar（System302）Yamatake（Industrial DEO），Yokogawa（Centum，Stardom）。
在具体工程方面，截至2002 年6 月，全球已经安装的FF 总线仪表达到205，000 台，已经安装的系统达到4000 个。
其应用领域如表一所示。
表一(附件3)另外，日本横河株式会社也有一组FF 总线系统应用领域的统计数字。
其中，化工31%，石化21% 炼油12%，石油天然气8% 食品制药3%，电力3% 水处理3%，钢铁矿山3% 造纸2%，水泥1% 其他13%。
从以上的数据不难看出，石油、天然气、石油化工、化工领域的项目数占FF 总线全部项目数的44.9%，说明石化领域目前是FF 总线最主要的应用领域。
tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。
仅供参阅！。
基金会现场总线低速总线h1标准,其传输速率为
基金会现场总线低速总线h1标准，其传输速率为1. 引言1.1 概述基金会现场总线（FOUNDATION Fieldbus）是一种用于工业自动化系统的数字通信总线技术。
它通过在工厂或工程现场中连接传感器、执行器和控制设备，实现数据交换和控制指令传输。
作为一种先进的通信协议，基金会现场总线已经在许多行业中得到广泛应用，并取得了显著的成果。
本文将对基金会现场总线的低速总线（H1标准）进行全面介绍和分析。
低速总线是基金会现场总线的一个重要组成部分，其主要用途是接口连接传感器和执行器等较简单的设备，进行实时数据采集和控制。
H1标准是针对低速总线而制定的规范，它定义了传输速率以及通信参数等重要信息。
1.2 研究背景随着工业自动化水平不断提高，对于实时、可靠和高效的数据交换需求日益增加。
而传统的模拟信号传输方式已不能满足这些需求，因此数字通信技术应运而生。
基金会现场总线作为最常见、最广泛应用的一种数字通信总线技术之一，被广泛应用于制造业、能源行业等领域。
然而，由于不同工业场景对信号传输速率的需求存在差异，因此研究如何提升低速总线的传输速率成为了一个重要的课题。
1.3 目的和意义本文旨在分析基金会现场总线的低速总线H1标准，并探讨如何提升低速总线的传输速率以满足不同行业对实时数据交换的需求。
通过结合实践案例和具体应用场景，将深入探讨H1标准与低速总线之间的联系和差异，并提出相关解决方案和建议。
同时，本文也将展望未来基金会现场总线技术的发展趋势，并针对进一步研究方向提出建议，以推动相关产业的发展和创新。
综上所述，本文将通过全面介绍、分析和探讨基金会现场总线的低速总线H1标准，旨在为读者提供深入了解基金会现场总线技术及其应用价值的参考，并为工业自动化领域相关从业人员提供指导和借鉴。
2. 基金会现场总线概述2.1 什么是基金会现场总线?基金会现场总线(Foundation Fieldbus)是一种用于工业自动化领域的数字串行通信总线系统。
《基金会现场总线》课件
系统集成与测试
系统集成是将多个设备和系统连接在 一起，形成一个完整的自动化系统。
系统测试是对自动化系统进行全面检 测和评估的过程，以确保系统的性能 和可靠性。
在基金会现场总线上，系统集成需要 考虑不同设备和系统之间的通信和数 据交换，以确保整个系统的协调运行 。
系统测试包括功能测试、性能测试、 安全测试等方面，以确保系统在各种 工况下的稳定性和可靠性。
可靠性挑战
由于基金会现场总线系统通常应用于工业环境中，因此需要 具备高可靠性和稳定性，能够应对各种恶劣环境和意外情况 。
06 基金会现场总线案例分析
CHAPTER
案例一：智能制造系统中的应用
总结词
智能制造系统通过基金会现场总线实现设备间的实时通信和数据共享，提高生产效率和设备利用率。
详细描述
在智能制造系统中，基金会现场总线技术被广泛应用于各种设备和传感器之间的通信。通过该技术， 设备可以实时地共享和传输数据，使得生产过程中的各种信息能够得到及时、准确的传递。这不仅提 高了生产效率，还降低了设备的故障率，提高了设备利用率。
用于记录和存储总线网络中的数据，以便于分析和处理。
04 基金会现场总线的软件技术
CHAPTER
设备描述语言
设备描述语言是用于描述设备功能、特性和参数的一种语言，它能够使设备在基金 会现场总线上进行互操作。
设备描述语言采用XML格式，通过定义设备的属性和方法，实现对设备的描述和配 置。
设备描述语言是基金会现场总线软件技术的重要组成部分，它能够提高设备的互操 作性和可维护性。
标准化与互操作性
标准化
基金会现场总线技术需要遵循统一的国际标准，以确保不同厂商的设备能够互 操作和兼容。
互操作性
现场总线技术之基金会现场总线
南京理工大学紫金学院工业自动化网络技术及应用课程论文课题名称：现场总线技术之基金会现场总线班级：11自动化姓名：曹峰学号：110603123指导教师：李艳实验学期：大四上现场总线技术之基金会现场总线1 现场总线技术现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。
他的出现，标志着工业控制技术领域又一个新时代的开始，并将对该领域的发展产生重要的影响 。
1.1 现场总线概述现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。
其中，"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类。
或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。
现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。
它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。
它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。
这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。
现场总线控制系统（FCS）是顺应智能现场仪表而发展起来的。
它的初衷是用数字通讯代替4－20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，在控制领域内引起了一场前所未有的革命。
控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。
1.2 现场总线分类自80年代末以来，有几种现场总线技术已逐渐形成其影响并在一些特定的领域显示了自己的优势。
他们具有各自的优点，显示了较强的生命力。
02基金会现场总线技术概述
Fieldbus Foundation Certified Training and Demonstration Center
基金会现场总线技术概述
现场总线基金会(中国)培训与演示中心
Fieldbus Foundation Certified Training and Demonstration Center
现场总线基金会(中国)培训与演示中心
Fieldbus Foundation Certified Training and Demonstration Center
FF的宗旨
• 开发出符合IEC和ISA标准的，唯一的国际现场总线， 即基金会现场总线FF • 加速推广现场总线的应用 • 向全球提供现场总线技术的支持
现场总线基金会(中国)培训与演示中心
Fieldbus Foundation Certified Training and Demonstration Center
现场总线基金会的目标
• 帮助用户接受互可操作现场总线技术 • 支持互可操作现场总线标准的开发 • 促进互可操作现场总线产品的开发 – 开发并发布技术规范 – 提供培训 – 确保技术的可用性
FF的通信模型组成
• FF的通信模型按功能分为三大组成部分： • 通信实体 • 系统管理内核 • 功能块应用进程 • 各部分之间通过虚拟通信关系VCR（Virtual Communication Relationship）来进行信息交换
现场总线基金会(中国)培训与演示中心
Fieldbus Foundation Certified Training and Demonstration Center
现场总线基金会(中国)培训与演示中心
基金会高速现场总线FF-HSE分析与应用研究
基金会高速现场总线FF－HSE分析与应用研究1前言基金会现场总线（FF）是专为过程自动化而设计的通讯协议。
FF现场总线最初包括低速总线H1（速率为31.25kbps）和高速总线H2（速率为1Mbps和2.5Mbps）两部分。
但随着多媒体技术的发展和工业自动化水平的提高，控制网络的实时信息传输量越来越大，H2的设计能力已不能满足实时信息传输的带宽要求。
鉴于此，现场总线基金会放弃了原有H2总线计划，取而代之的是将现场总线技术与成熟的高速商用以太网技术相结合的新型高速现场总线-基金会HSE（High Speed Ethernet）现场总线，并于2000年3月发布了HSE的最终规范。
2通信结构和网络拓扑HSE是一种基于Ethernet+TCP/IP协议、运行在100Base-T以太网上的高速现场总线。
它能支持低速总线H1的所有功能，是对H1的补充和增强。
2.1通信结构HSE模型采用了OSI参考模型中物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层，并在应用层上增加了用户层，形成6层的通信模型。
HSE的通信结构和模型分层的对应关系如图2—1所示。
HSE的结构是一个增强型的标准以太网模式。
底层采用标准以太网IEEE802.3μ的最新技术和CS-MA/CD链路控制协议来进行介质的访问控制。
TCP/IP协议是标准以太网的重要协议，它位于网络层和传输层，实现面向连接和无连接的数据传送，并为分布式主机控制协议（DHCP）、简单网络时间协议（SNTP）、简单网络管理协议（SNMP）和现场设备访问代理（FDAAgent）提供传输服务。
HSE系统和网络管理代理、功能块、HSE管理代理和现场设备访问代理都位于用户层和应用层中，提供设备的描述和访问、功能块应需添加任何专用设备即可直接连入高速网络，同时也从另一方面增强了HSE设备的互操作性。
2.2网络拓扑HSE设备分为4类：主机设备、链接设备、网关设备和以太网现场设备，其功能分别为对系统进行组态、监控和管理，将H1总线段链入FF-HSE网络，实现与其它标准总线通信，连接高速I/O设备或PLC。
简述基金会现场现场总线的定义和发展历程
简述基金会现场现场总线的定义和发展历程篇一：基金会现场现场总线(Fieldsite/Field Service总线)是一种现场设备的通信协议,旨在提供一种简单、高效、可靠的通信方式,使设备能够在不连接中央服务器的情况下进行通信。
基金会现场现场总线最初由思科公司开发,并于1997年首次发布。
基金会现场现场总线的定义是指一组定义在通信协议中的规则,用于指导设备和网络之间的通信。
这些规则通常包括设备地址、通信协议、数据格式和错误处理等。
基金会现场现场总线的优点是可以在分布式系统中实现高效的通信和可靠的数据传输,因此被广泛应用于物联网、工业自动化、医疗设备、交通运输等领域。
基金会现场现场总线的发展历程可以分为三个阶段。
第一阶段是早期的基金会现场现场总线,主要用于连接小型设备,如交换机、路由器等,这些设备通常是集中部署的。
第二阶段是2000年左右出现的现场总线,它允许不同类型的设备(如交换机、路由器、集线器等)通过标准化接口进行通信。
第三阶段是近年来发展的趋势,即基于云的基金会现场现场总线,它允许设备和云服务之间进行通信,并提供更高的安全性和灵活性。
基金会现场现场总线的应用非常广泛,包括工业自动化、医疗设备、交通运输、智能家居、智能城市等领域。
在实际应用中,基金会现场现场总线通常与其他通信协议和系统相结合,以实现更复杂的网络结构和更高的性能。
除了提供通信协议和规则外,基金会现场现场总线还可以用于管理设备和网络。
基金会现场现场总线提供了一些标准的功能,如设备配置、故障排除、网络监控等,这些功能可以帮助管理员更好地管理和维护设备和网络。
此外,基金会现场现场总线还可以与其他工具和软件相结合,以提高网络管理和监控的效率和质量。
总之,基金会现场现场总线是一种简单、高效、可靠的通信协议,它在实际应用中得到了广泛的应用。
随着云计算、物联网等技术的不断发展,基金会现场现场总线也在不断演进,以适应不断变化的市场需求。
篇二：基金会现场现场总线(Field Service Communication总线)是一种现场设备与远程服务器之间进行通信的标准接口。
基金会现场总线
FF 物理层信号编码
用户数据 协议高层 数据链路层
16
物理层
数据链路层 协议数据单元
传 输 介 质
前导码、帧前定界码、帧结束码都是在发送端，由硬件生成并 加载到物理信号上：发送驱动器
曼彻斯特编码
中 中 中
17
现场设备
按照基金会现场总线的相关规范，现场设备按使用环境分类。
标准信号 总线供电 本质安全 非本质安全 111 113 分开单独供电 112 114 低功耗信号 总线供电 121 123 分开单独供电 122 124
20
#22AWG
B屏蔽多对双绞线 C无屏蔽双绞线 D多芯屏蔽电缆 #22AWG #22AWG #16AWG
H2 2.5Mbps
H1 31.25Kbps H1 31.25Kbps H1 31.25Kbps
500米
1200米 400米 200米
FF 现场总线支持多种传输介质：双绞线、电缆、光缆、无线介质。
ARPM。
42
• ③应用关系协议机制是FAS层的中心，它描 述了应用关系的创建和撤销，并与远程 ARPM之间交换协议数据单元FAS-PDU。 • 它负责接收来自FSPM或DMPM的内部信息， 根据应用关系端点类型和参数生成另外的 FAS协议信息，并把它发送给DMPM或FSPM。 • 如果要求建立或撤销应用关系，就试图建 立或撤销这个特指的应用关系。
（2）FAS服务类型
43
3.现场总线报文规范 （FMS）子层 现场总线报文规范 (FMS)为用户应用服务， 它以标志的报文格式集，在现场总线上相互 发送报文。FMS描述通信服务、报文格式和 用户应用建立报文所必需的协议行为。
44
45
• FMS所包含的服务 • • • • • • （1）虚拟现场设备(VFD) （2）通信服务 （3）上下文管理服务 （4）对象字典服务 （5）变量访问服务 （6）事件服务
05_基金会现场总线核心技术节选解读
基金会现场总线核心技术节选解读基金会现场总线是21世纪的工业数字通信技术，其本身包含了众多的计算机、网络、信息、工业分析、无线等先进技术，然而它也是从以往工业过程控制技术基础之上发展起来的工业实用技术。
其本身的核心技术主要是：FF总线的通信技术；标准化功能块与功能块应用进程技术；设备描述与设备描述语言技术；现场总线高速以太网HSE与控制系统集成技术；系统测试与诊断技术。
知晓这些技术后，就能自如的进入基金会现场总线了。
一、FF总线的通信技术通信是基金会现场总线（FF）技术的主要组成部分。
首先要强调和明确指出的是，基金会现场总线是定位于重要的（mission critical）过程控制应用，因此要求时间的确定性（time critical），这是对它性能要求的出发点。
基金会现场总线通信技术包括两个部分，即H1和HSE。
各种基金会现场总线控制系统有各自的特点，但H1总线都遵守同样的规则。
H1总线应用于现场设备，我们不打算罗列它所有条文，只列举它的主要性能有：●通信速率：波特率31.25kbps（主要传输连续过程变量参数）。
●传输距离：主干和分支合计1900米（满足大部分过程工厂的现状要求）。
●总线供电：支持，9-32V电压，电源应冗余配置（继承原过程工厂中仪表的传统连接习惯）。
●本安防爆：支持，同时推出了FISCO、FNICO等新概念（过程工厂中经常有易燃易爆环境）。
应当特别指出，H1总线的通信速率31.25kbps是连续过程控制的最佳通信速率。
速率的选择要兼顾传输距离、被测参量变量周期长短、传输介质损耗、信息辐射和介质易受干扰的程度等综合因素决定。
从满足需求上看，FF总线的通信周期为500mS，此速率足可以胜任通信的需求。
H1总线因为有了链路调度器功能的设置，保证了网段重要设备的冗余，因而在H1总线上不再设置线路冗余。
初期人们对此总有担心。
事实上H1总线重要设备的使命，在很大程度上用设备冗余代替了。
第五章_基金会现场总线FF2介绍
基金会现场总线
FF概述
基金会现场总线系统主要完成的功能： ● 对工业生产过程各个参数进行测量、信号变送、控制、 显示、计算等。 ● 实现对生产过程的自动目标检测、监视、自动调节、 顺序控制和自动保护，保障工业生产处于安全、稳定、 经济的运行状态。 适用于各种复杂工业生产环境，满足本质安全防爆要 求，可以为现场设备提供工作电源。
FMS 总线报文规范
FAS 总线访问层
DLL数据链路层
通 信 栈
PHY物理层 现场总线
基金会现场总线
5.1 FF的主要技术特点
现场总线的结构模型定义遵循如下原则： (1) 不同设备上的相同层称为等层实体，等层实体之间的 通信由该层的协议管理； (2) 相邻层间的接口定义原语操作和低层向上层提供的服 务。 (3) 所提供公共服务是面向连接的或无连接的数据服务。 (4) 直接的数据传送仅在最低层(物理层)实现。 (5) 每层完成所定义的功能，修改本层的功能并不影响其 他层。
基金会现场总线
FF概述
DCS集散控制系统：它把整个生产过程分解为多个子系 统，由多台计算机共同协作完成自控系统功能，每台计 算机或微处理机独立承担其中某一部分功能。 这种系统的优点是：针对集中控制的模式中危险集中的 弊端，但在其物理结构上，仍然为数字控制器与模拟变 送器组成的模拟-数字混合系统。 模拟变送器位于工艺设备的生产现场，而控制器一般位 于集中控制室。这样其信号的必经路径也将会较长，因 而会引发许多弊端和隐患。
二、现场总线基金会技术
● 技术规范 ● 软件：通信栈、DDL & 功能块 ● 硬件：芯片、评估板 ● 工具：仿真器、分析仪、测试仪 ● 培训(内容) 技术实施、设备原型、应用 ● 最终用户信息 技术研讨会、信函、用户组织 ● 一致性测试 ● 互操作性测试 ● 现场试验 ● 技术支持 ● 设备注册
基于高速以太网的基金会现场总线系统管理内核状态机的实现
分 配／ 清除 现 场 设 备地 址 、 识别 设 备 、 位 、 本 控 制 、 定 版 实现 应用 时 钟 同步 、 调度 功 能块 、 置／ 除分 配 信息 。 设 清
而作 为 系统 管 理 表 现 体 的 Ｈ Ｅ系统 管 理 内 核 （ ｙ － Ｓ Ｓ ｓ ｔｒ ｎ ｇ ｍｅ ｔＫ ｒｅ， ＭＫ）是 实 现这 些 功 能 的 ｅ Ｍａ ａ ｅ ｎ ｅｎ ｌ ｎ Ｓ 具 体 实 现 单元 。 系统 管 理 内核 Ｓ ＭＫ是 一 个 现 场 总线 设 备 的 系统 管理 的 实 现 实 体 ， 和 Ｆ 在 ＤＡ、 以太 网 表 现 体 （ ｔｅ ｎ ｔ Ｐｅ ｅ ｃ Ｅ ） 连 接 设 备 （ ｉｋｎ Ｄ － Ｅ ｈ ｒｅ ｒｓ ｎ ｅ， Ｐ 、 Ｌｎ ｉｇ ｅ
现场 总 线 基 金会 （ ｉｌｂ ｓ Ｆ ｕ ｄ ｔ ｎ ， Ｆ 成 Ｆｅｄ ｕ ｏ ｎ ａｉ ｏ Ｆ）
消 息 ； Ｆ Ａ 的交 互 是 有关 高 速 以太 网现场 设 备 的 消 与 Ｄ 息。 因为涉 及 到 和各 个部 分 的交 互 ， 而各 个 部 分 的原语 都是 不 一样 的 ，对 于不 同 的 原语 ， ＭＫ都 应 该 产 生与 Ｓ 之 相对 应 的处 理 。 为 了实 现这 个 功 能 ， ＭＫ运 用 了 系 Ｓ 统 管 理 内 核 状 态 机 （ｙ ｔｍ Ｍａ ａ ｅ ｎ Ｋ ｒｅ Ｓ ｓｅ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｅ ｎ ｌ Ｐｏｏ ｏ ｒｔｃ ｌ ｃ ｉｅ Ｓ Ｐ Ｍａ ｈｎ ， ＭＫ Ｍ）机 制 。在 Ｓ Ｐ 中 ， ＭＫ Ｍ Ｓ ＭＫ 根 据 接 收 的 原 语 类 型 进 行 不 同 的 处 理 。 在 Ｓ Ｐ 对 各 条 原 语 的 处理 中 ， ＭＫ也 就 实 现 了上 面 ＭＫ Ｍ Ｓ 所说 的各 项 功 能 了 。 因 为 Ｓ Ｐ 的 特 殊 地 位 ， 以 ＭＫ Ｍ 所 Ｓ Ｐ 的实 现是 Ｓ ＭＫ Ｍ ＭＫ中功 能实 现 的关 键 。
“基金会现场总线(FF)技术”讲座 第7讲 FF网络管理的机理及其实现
“ 金会现场 总线 ｌＦ技术” 基 Ｆ） 讲座 许 小林 ． 等
“ 金 会 现 场 总线 （ Ｆ 技术 ” 基 Ｆ）枣 并 诗 健
（ 江 大 学先 进 控 州 研 兜 所 ． 州 浙 杭 ３０２ ） １０７
信息 、 运行信息 、 出错信息尽管大部分实际上驻 留在通
本文 主要 阐述 Ⅱ 网络管理 的模型 、 机理及其实现中的
关键技术 。
１ 网络 管理 的一般模 型及功 能
对 网 络管 理 需 求 增 长 的 同 时 也 促 进 了网络 管 理 技 术 的 发 展 。 计 算 机 和通 信 领 域 的 主要 国 际组 织 在 网 络 管理 技 术 研 究 方 面 做 了大 量 的 工 作 。其 中 ， 特 网 工 因 程 任 务 组 （ ｅ ｅ ｅｇ ｅｒ ｇｔ ｋｆｃ ， Ｅ Ｆ 于 ２ ｉ ｒ ｔ ｎｉ ｅ ｎ ｓ ｒｅ ＩＴ ） ｏ世 ｍ ｎ ｎ ｉ ａ ｏ 纪 ８ 年 代 制 定 的 第 １ 网 络 管 理 协 议— — 简 单 网 络 ０ 个
２ Ｆ Ｆ网络 管理的 结构模 型及功 能
２ １ 球 网络 管理 的结构模型 ．
Ⅱ 网络 管 理 采 用 了跟 Ｓ ＭＰ同 样 的 管 理 模 型 ， Ｎ 它 也 由 ３ 分组成 ： 部 网络 管 理 者 、 络 管理 代 理 及 网 络 管 网 理 信 息库 。 在 Ⅱ 网络 中 ， 络 管 理 者 按 系 统 管 理 者 的 规 定 ， 网 负责 维 护 整 个 网段 的运 行 。 网络 管 理 者 监 视 每 个 设 备 中通 信 栈 的 状 态 。它 在 系统 运 行 需 要 或 系 统 管 理 者 指 示时 ， 执行 某个 动作 。Ⅱ 要 求 每 个 网 段 至 少 有 １个 网 络管 理者 。 网 络管 理代 理存 在 于 每 个 具 有 通 信 能 力 的 物 理 设 备 中， 负责 维护 其 通 信 栈 。 网 络 管 理 代 理 利 用 组 态 管
基金会现场总线
协议数据的构成与层次
• 图6．2表明了现场总线协议数据的内容和模型中 每层应该附加的信息。它也从一个 角度反映了现 场总线报文信息的形成过程。如某个用户要将数 据通过现场总线发往其他 设备，首先在用户层形 成用户数据，并把它们送往总线报文规范层处理， 每帧最多可发送 251个8位字节的用户数据信息； 用户数据信息在FAS，FMS，DLL各层分别加上 各层的 协议控制信息，在数据链路层还加上帧校 验信息后，送往物理层将数据打包，即加上帧前、 帧后定界码，也就是开头码、帧结束码，并在开 头码之前再加上用于时钟同步的前导码(或 称之 为同步码)。该图还标明了各层所附的协议信息的 字节数。信息帧形成之后，还要通 过物理层转换 为附合规范的物理信号，在网络系统的管理控制 下，发送到现场总线网段 上。
FF网络通信中的虚拟通信关系
• 类型 客户/服务器型 报告分发型 发布/预订接收型 书P80表4.3
Hale Waihona Puke 基金会现场总线的物理层及其网络连接
• 基金会现场总线的物理层遵循IECll58—2(1993年) 和ISA—S50．02中有关物理层的标准。现场总线 基金会为低速总线颁布了FF—81631．25Kbps物 理层规范，也称为低速现场总线的H1标准。传输 速率为1Mbps，2．5Mbps的被称为H2标准。 • 按照通信协议分层的原有概念，物理层并不包括传 输媒体本身。然而，由于物理层的基本任务是为数 据传输提供合格的物理信号波形，且直接与传输介 质连接。传输介质的性能与应用参数对所传输的物 理信号波形有较大影响。现场总线基金会除了对有 关物理层内部的技术参数做出规定外，还对影响物 理信号波形、幅度的相关因素，如媒体种类、传输 距离、接地、屏蔽等制定了相应标准。因而本节中 除了介绍物理层本身之外，还涉及一些与物理层直 接相关的网络连接问题。
现场总线与工业以太网基金会现场总线
一种经典旳工程实例
• FF总线在拜耳漕泾工厂旳应用
•
上海拜耳漕泾园区(Bayer Material
Science)下属工厂旳涂料厂、公用工程厂和
聚酯厂已于2023年建成投产，该项目选用了
FF基金会现场总线，在仪表选型和安装调试
方面有自己旳特色，尤其是聚酯厂，使用旳
FF现场总线仪表较多，系统设置明朗、可靠
FF-H1主要用于过程工业（连续控制）旳自动化。FFHSE则采用基于Ethernet (IEEE802.3) +TCP/IP旳六层构造， 其通信距离为750m和500m。物理传播介质可支持双绞线、 光缆和无线发射，协议符合IEC61158-2原则。FF-HSE主要 用于制造业(离散控制)自动化以及逻辑控制、批处理和高级 控制等场合。
3．基金会现场总线这一开放、可互操作旳技术已经成为全球 范围内领先旳数字化控制系统处理方案。近年来，越来越多旳 最终顾客采纳了基金会现场总线技术。该技术已广泛应用在石 油、天然气、石油化工、化工食品、制药、电力、水处理、钢 铁矿山、造纸、水泥等行业有着广泛应用，其中石化领域目前 是FF总线最主要旳应用领域。
(6)系统测试技术。
它涉及通信系统旳一致性与互可操作性测试技术、总线监 听分析技术、系统旳功能和性能测试技术。一致性与互可操作 性测试是为确保系统旳开放性而采用旳主要措施。一般要经授 权过旳第三方认证机构作专门测试，验证符合统一旳技术规范 后，将测试成果交基金会登记注册，授予FF标志。只有具有 了FF标志旳现场总线产品，才是真正旳FF产品，其通信旳一 致性与系统旳开放性才有相应保障。有时，对由具有FF标志 旳现场设备所构成旳实际系统，还需进一步进行互可操作性测 试和功能性能测试，以确保系统旳正常运转，并到达所要求旳 性能指标。总线监听分析用于测试判断总线上通信信号旳流通 状态，以便于通信系统旳调试、诊疗与评价。
FF基金会现场总线
2018/11/10
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 作量，在未来还可以有更多的突破。生活中我们 做事也需要有系统的安排，这样才可以把复杂的 事情一步步做好。
• • 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。
2018/11/10
FF 现场总线的优点
2018/11/10
FF 现场总线的优点
灵活的拓朴结构 减少接线与安装 易于集成 简化操作和维护
实现与地点无关的控制 对等实体间高速通信 真正的可互操作性 完善的售后服务与技术支持
2018/11/10
2018/11/10
2 通信模型
物理层：采用IEC1158-2标准 数据链路层和应用层的全部功能统称为通信栈（Communication Stack）
应用层分为两个子层
现场总线信息规范子层FMS 现场总线访问子层FAS
用户层：规定标准的功能模块，对象字典和设备
2018/11/10
物理层
• 由于工业控制过程中实时性的要求，在 规定了FF现场总线的传输介质、传输速率、最大 FF中没 传输距离、拓扑结构及信号类型等。 有采用 IEEE802.4标准（令牌总线）中所定义的 • 总线管理方式，而是采用了集中式的管理方 FF现场总线的传输介质可以为双绞线、同轴电缆 式，减少了实时通信的时延。 、光纤和无线电等。 FF现场总线设备在数据链路层可分为两种： • 低速 H1总线，传输速率为31.25kb/s，传输距离为 BASIC DEVICE （ 基本设备） 和LINK MASTER 200m～1900m DEVICE （链路主设备）。BASIC DEVICE 不能 • 主动发起一次通信， H1总线最多可串接 4台中继器。 只能接受查询； LINK DEVICE 则可以在得到令牌时发起一次 • MASTER 通过网桥可以把不同传输速率、不同传输介质的 通信。在每一个网段中都有一个特殊的 LINK 总线段进行互联。 DEVICE，它能够调度本网络段各个设备 • MASTER 其物理层符合 IEC1158-2标准，物理媒介的传输信 的通信活动，称为 LINK ACTIVITY SCHEDULER 号类型采用曼彻斯特编码。
6.3 基金会现场总线
5.功能块应用进程 (FBAP，Function Block
Application Process)
在模型分层结Leabharlann 中位于应用层和用户层。 功能块应用进程主要用于实现用户所需要的
各种功能。
功能块把为实现某种应用功能或算法、按某
种方式反复执行的函数模块化，提供一个通 用结构来规定输入、输出、算法和控制参数， 把输入参数通过这种模块化的函数转化为输 出参数。
② 数据链路层映射协议机制(DMPM，DLL
Mapping Protocol Machine) 对下层即数据
链路层的接口。
它将来自应用关系协议机制的FAS内部协议
格式转换成数据链路层DLL可接受的服务格
式，并送给DLL；
反过来，将接收到的来自DLL的内容，以FAS
内部协议格式发送给应用关系协议机制ARPM。
按照设备的通信能力，基金会现场总线把通
信设备分为三类:链路主设备、基本设备和 网桥。
链路主设备:有能力成为链路活动调度器的
设备；
基本设备:而不具备上述能力的设备。
网络中几个总线进行扩展连接时，用于两个
总线段之间的连接设备就称之为网桥。
图7-7
FF通信设备与LAS
网桥属于链路主设备。由于它担负着对它下游
3.通信实体 协议与网络管理代理共同组成。
组成:从物理层到用户层的所有各层，由各层
任务:生成报文与提供报文传送服务，是实现
现场总线信号数字通信的核心部分。
层协议:构成虚拟通信关系。
网络管理代理:借助各层及其层管理实体，支
持组态管理、运行管理、出错管理的功能。
4.系统管理内核 (SMK,System Management
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１ ＭＡ Ｖ Ｄ Ｏ ．Ｎ Ｆ Ｄ：Ｎ Ｄ 的对 象 字 典 。 ＭＡＶＦ
２．Ｎ Ｄ ｒｃ ｒ ：网 络 管 理 的 目录 对 象 。 Ｍ ｉ ｔ ｙ ｅｏ
３ ｔｃＣｐｂｌｉ ：通 信 栈 能 力 记 录 。 ．Ｓａｋ ａａｉｔｓ ｉｅ ４．ｖ ｒｉＣｎｒｌ Ｃ ｃＬｓ ｏｔ ：Ｖ Ｒ列 表 控 制 变 量 。 ｔ ｏ
● 加 载 Ｌ （Ｊｋ Ａ ｔ ｅＳ ｈ ｄ ｌ） Ｓ Ｉｎ ｃｉ ｃ ｅ ｕｅ 。 ｉ ｖ
２ ．对 象 字 典 （ Ｄ） 和设 备 描 述 （ Ｄ） Ｏ Ｄ 。
３ ．网络 通 信 （ ｏ ｍｔ ｉａ ｏ ｔ ｋ 。 Ｃ ｍ ｍ ｃｔ ｎＳａ ） ｉ ｃ ４．网络 管 理 （ Ｍ 。 Ｎ Ａ）
收 稿 日期 ：２ ０ —０ ０ ２ ６—０ ７
作者 简 介 ：张鹏 （９９一） １７ ，男 ，辽 宁沈 阳人 ，沈 阳大学 信 息工 程学 院。
一
１ ０９ —
维普资讯
沈 阳教 育 学 院学报 ２０ １２年第 ３期 ３
● Ｌ ｓ的传 输 。 Ａ
的概念和 网络管理系统 的功能 。 二 、 网 络 管 理 系统 的 功 能
称 之 为 链 路 活 动 调 度 器 ，它 存 在 于 数 据 链 路 层 ，其
主要 功 能 是 ：
网络 管 理 系统 为 外 部 网络 管 理 员 应 用 程 序 提 供
了 管理 现 场设 备 通 信 系 统 的 能 力 ，即 管 理 通 信 栈 ，
５ ．系统 管 理 （ Ｍ） Ｓ 。
●性能监视 。 ●错误检测监 视 。 其 中 ＶＣ Ｒ我 们 称 之 为 虚 拟 通 信 关 系 ，它 是 总 线 上 现 场设 备 之 间 相 互 通 信 的 虚 拟 通 道 。 Ｌ Ｓ我 们 Ａ
本 文 主 要 介 绍 基 金 会 现 场 总 线 的 网 络 管 理 系 统
制 监 控 设 备 和场 地 设 备 的 分 布 式 控 制 系统 。 这 些 场 地设 备 包 括 传 感 器 、调 节 器 、发 送 器 、驱 动 器 等 ， 它们 通 过 串 行 现 场 总 线 连 接 起 来 并 相 互 通 信 。 Ｆ Ｆ （ 金 会 现 场 总 线 ） 是 一 种 开 放 的 、众 多 生 产 厂 家 基
● 周 期 性 、时 间 关 键 传 输 的调 度 。
● 活 动 列 表 （ ｉｅＬｓ） 的 维 护 。 Ｌｖ ｔ ｉ
我 们 也 称 之 为 协 议 栈 。其 主要 功 能 是 ：
● 配 置 管 理 （ ｏ ｆ ｕａｉ ｎｇｍｅ ｔ。 Ｃ ｎ ｇｒｔ ｎＭａ ａｅ ｎ） ｉ ｏ
●链 路 时 间 （Ｊ ｋＴｍｅ 同 步 。 Ｉｎ ｉ ） ｉ ● 非 调 度传 输 的调 度 。
网 络 管 理 系统 的 功 能确 定 了 网 络 管 理 系 统 的能
总线 系 统 有 着 重 要 的 现 实 意 义 和 实 际 应 用 价 值 。 Ｆ Ｆ系 统Leabharlann 的关 键 技 术 组 件 包 括 ：
１ ．功 能 块 应 用 进 程 （ ｕ ｃｉ ｌ ｋＡ ｐｉ ｔ ｎ Ｆ ｎ ｔ ｎ Ｂｏ ｐ ｌ ａｉ ｏ ｃ ｃ ｏ
支持 的 现 场 总 线 网 络 标 准 。 按 照 Ｆ Ｆ标 准 开 发 现 场
值 。性 能 管 理 主 要 是 用 来 收 集 设 备 通 信 的 性 能 状 况 ，及 赋 予 设 备 通 信 的性 能 指 标 。错 误 管 理 主 要 是 用 来 辅 助 出错 检 测 及 错 误 的 隔 离 和恢 复 。
维普资讯
第 ４卷 第 ３期 ２０ ０ ２年 ９月
沈 阳 教 育 学 院学 报
Ｊ ｍｎａ ｆＳ ｅ ｙ ｎ ｏｌｇ ｆＥ ｕ ａｉｎ ｏ ｌ ｈ ｎ ａ ｇ Ｃ ｌ ｅｏ ｄ ｃ ｔ ｏ ｅ ｏ
Ｖ０ ． ４ Ｎｏ． ３ １ Ｓｅ ｐ． ２ ０２ ０
基 金 会 现 场 总 线 的 网 络 管 理 系 统
张 鹏
（ 阳大 学信 息工 程 学 院 自动化 系 ，辽 宁 沈 阳 １０ ４ ） 沈 １０４
摘 要 ：本 文 简要 的介 绍 了基 金 会 现 场 总 线 的 网络 管 理 系统 ， 包括 网络 管 理 系统 的 功 能 、 网络
管理 系统 中 的概 念 。
关 键 词 ：基 金 会 现 场 总 线 （ ｏ ｎ ａ ｏ ｉ ｄ ｕ ） 网 络 管 理 代 理 （ ＭＡ） 网 络 管 理 信 息 库 Ｆ ｕ ｄｔ ｎ Ｆｅ ｂ ｓ ； ｉ ｌ Ｎ ； （ ＭＩ ） Ｎ Ｂ ；虚 拟 现 场 设 备 （ Ｆ Ｖ Ｄ） 中 图分 类 号 ： Ｐ ９ Ｔ ３３ 文 献 标识 码 ： 文 章 编 号 ：０ ８ ８ ３ ２ ０ ） ３—０ ０ Ａ １０ —３ ６ （ ０ ２ ０ １ ９—０ ３
５ ．ｖ ｒ ｉＣ ａａｔ ｉ ｉ ：Ｖ Ｒ列 表 特 性 记 录 。 ｃＬｓ ｈｒｃｅ ｓ ｃ ｔ ｒ ｔｓ Ｃ ６ ．Ｖ ｒｔ ｉＥ ｔ ：ＶＣ ｃＳａ ｃ ｎｒ ｔ ｙ Ｒ静 态 项 记 录 。 ７ ．Ｖ ｒ ｙａ ｉＥ ｔ ：ＶＣ ｃＤ ｎ ｍ ｃ ｎｒ ｙ Ｒ动 态 项 记 录 。 ８ ．Ｖ ｒｔ ｉ ｉｓ ｎｒ ：ＶＣ ｃＳａ ｓ ｃＥ ｔ ｔｔ ｙ Ｒ统 计 项 记 录 。
一
、
引 言
● 性 能 管 理 （ ｅ ｏｍａ ｃ ｎｇ ｍｅｔ 。 Ｐ ｒ ｒ ｎｅＭａａ ｅ ｎ） ｆ
现 场 总 线 系 统 是 在 工 厂 或 现 场 环 境 中集 成 的控
● 错 误 管 理 （ ａｌＭ ｎｇｍｅｔ。 Ｆｕｔ ａａｅ ｎ）
配 置 管理 主要 是 用 来 初 始 化 并 维 护 通 信 参 数 的
Ｐｏｅｓｓ 。 ｒ ｓ ） ｃ ｅ
力 ，它 必 须 具 备 这 样 一 些 能 力 ；
● 加 载 ＶＣ （ ｉ ａ ｏ ｍｕ ｉ ｔ ｎ Ｒ ｌ ｉｎ Ｒ Ｖ ｒ ｌ ｍ ｎｃ ｉ ｅａ ｏ — ｕ ｔ Ｃ ａｏ ｔ ｓ ｉ）列 表 或 单 个 Ｖ Ｒ项 。 ｈｐ Ｃ
●配置通信栈 。