基金会现场总线(Foundation Fieldbus)的发展动态

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

基金会现场总线技术

基金会现场总线技术摘要：现场总线是当今自动化领域技术发展的新兴技术和热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，它主要解决现场的智能化仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信，以及这些现场设备和高级控制系统乃至整个企业信息化管理系统之间的信息传递问题。

与传统控制系统，如 DCS、PLC等相比，现场总线控制系统具有全数字通信、可互操作、高度分散、开放性好、可靠性高、投资与维护成本低等独特的优点。

基金会现场总线是现场总线基金会为适应自动化系统，特别是过程自动化系统在功能、环境与技术上的需要而专门设计的，基金会现场总线将在今后自动控制技术的发展中发挥重要作用。

1 发展概况1.1 基金会现场总线历史基金会现场总线（以下简称为FF）的前身是ISP和WorldFIP标准。

ISP标准是可互操作系统协议的简称，它基于德国的Profibus标准。

ISP制订于1992年，由美国Fisher—Rosemount公司牵头，有80多家公司参加，包括Smar、E+H、Siemens、Foxboro、横河、ABB等公司，成员以仪表制造厂家为多。

则是世界工厂仪表协议的简称，基于法国的FIP标准。

WorldFIP 是由Honeywell公司牵头，联合Allen-Bradley、Elsay、Bailey等多家欧洲著名公司于1993年制订而成，其成员也有150多家，不少是PLC制造厂家。

自此以后，这两大派别极力维护自身利益，现场总线长期得不到统一，因此受到广大用户的批评。

迫于用户压力和市场需求，1994年9月，ISP和WorldFIP北美部分终于达成共识，一起成立了现场总线基金会，致力于开发国际上统一的现场总线协议。

该基金会汇集了世界著名仪表、自动化设备、DCS制造厂家、科研机构和最终用户。

由于这些公司是自动化领域自控设备的主要供应商，它们生产的变送器、执行器、DCS和流量仪表占世界市场的90%，对工业底层网络的功能需求了解透彻，也具备足以左右该领域自控设备发展方向的能力，因而由它们组成的基金会新颁布的现场总线规范具有一定的权威性。

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。

现场总线技术的特点及发展趋势(最新整理)

现场总线技术的特点及发展趋势摘要现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。

现场总线技术自20世纪90年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、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，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。

我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品开发列入九五国家重点科技攻关项目。

关键词现场总线数字通讯集散系统现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。

现场总线技术自20世纪90年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、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，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。

我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品开发列入九五国家重点科技攻关项目。

现场总线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，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。

国际上许多有实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。

人们把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代控制系统，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代控制系统，把数字计算机集中式控制系统称为第三代控制系统，把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代控制系统，把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。

现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用,使用方法

现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用,使用方法一、现场总线的发展历程现场总线(Fieldbus)技术起源于20世纪80年代，当时主要是为了解决工业控制系统中数据传输和设备互联的问题。

随着技术的不断发展，现场总线技术已经成为现代工业自动化领域的关键技术之一。

1. 20世纪80年代初期，现场总线技术的研究与应用逐渐兴起，主要应用于石油、化工、钢铁等行业的过程控制系统。

2. 20世纪90年代，随着工业控制系统的发展和技术的进步，现场总线技术得到了广泛应用，几乎涵盖了所有工业生产领域。

3. 21世纪初至今，现场总线技术已经成为工业自动化系统的核心技术，越来越多的企业使用现场总线技术实现设备互联和数据传输。

二、现场总线的特点1. 开放性：现场总线技术遵循统一的国际标准，实现了不同厂商设备之间的互通互联。

2. 高可靠性：现场总线技术采用数字通信技术，具有抗干扰能力强和数据传输可靠的特点。

3. 高效率：现场总线技术可以实现设备之间的直接通信，减少了传统集中控制方式中的数据处理环节，提高了系统的响应速度和工作效率。

4. 易扩展性：现场总线技术采用网络式结构，扩展设备非常方便，可以根据实际需要进行灵活配置。

5. 低成本：现场总线技术可以减少布线、降低系统复杂度，从而减轻了系统维护和运行成本。

三、现场总线的分类根据现场总线的应用领域、通信协议和传输速率等特点，现场总线主要分为以下几类：1. 过程自动化现场总线：如FOUNDATION Fieldbus、PROFIBUS PA 等，主要用于过程控制系统中，实现设备之间的数据传输和控制。

2. 工厂自动化现场总线：如PROFIBUS DP、DeviceNet、CANopen 等，主要用于工厂自动化系统中，实现设备之间的数据交换和通信。

3. 传感器/执行器现场总线：如AS-i、IO-Link等，主要用于传感器、执行器等设备之间的通信。

四、现场总线的主要应用现场总线技术广泛应用于石油、化工、钢铁、电力、造纸、建材等工业领域，主要用于以下几个方面：1. 设备监控与控制：通过现场总线实现设备之间的实时数据采集、监控和控制。

集散控制系统-FF总线简介

成。
通讯协议
H1协议体系
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。 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
用户层应用层
简介
基金会现场总线FF（Fieldbus Foundation）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。 FF总线由低速(FF H1)和高速(FF HSE)两部分组
辑控制、批处理和高级控制等场合。
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。HSE
可直接使用以太网的交换设备、路由器等,通过双
绞线或光纤等将HSE设备连接起来,建立HSE总线控
接口和主机系统,其中的链接部件DF51将控制温度、水位的H1 控制链路接入HSE网络。在上层监控站,通过SYSCON软件进行系统逻辑和控制策略组态;采用支持OPC技术(OLE for ProcessControl)的AIMAX组态软件开发人机界面。
水位、温度控制系统结构图
谢谢！
制网络。
HSE网络拓扑
应用实例
以下给出一个FF-HSE现场总线用于水位和温度控制的例子,系统结构如图4—1所示,整个系统采用Smar公司的FF现场总线控制设备与软件。在系统中,通过10/100M的交换机,将 DFI302、管理计算机和监控站连入到HSE网络中。DFI302是结

07 基金会现场总线

7.3 FF的物理层
一、物理层的功能物理层用于实现现场物理设备与总线之间的连接。其主要功能是为现场设备与通信传输媒体的连接提供机械和电气接口，为现场设备对总线的发送或接收提供合乎规范的物理信号。物理层作为电气接口，一方面接受来自数据链路层的信息，把它转换为物理信号，并传送到现场总线的传输媒体上，起到发送驱动器的作用；另一方面把来自总线的物理信号转换为信息送往数据链路层，起到接收器的作用

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。
DD，Device Description
实现现场总线设备的互操作性，支持标准的
块功能操作。
设备描述为控制系统理解来自现场设备的数
据意义提供必需的信息，控制系统或主机对某个设备的驱动程序。
DDL,Device Description Language
设备描述语言是一种用以进行设备描
7.2 FF通信模型
1.四个层次

物理层
数据链路层应用层(总线访问层与总线报文规范子层) 用户层
2.功能
物理层：信号如何发送；
数据链路层：如何在设备间共享网络和调度
通信；
应用层：在设备间交换数据、命令、事件信
息以及请求应答中的信息格式；
用户层：组成用户所需要的应用程序，如规

2024年现场总线控制系统市场规模分析

2024年现场总线控制系统市场规模分析简介现场总线控制系统是一种基于现场总线通信协议的自动化控制系统，广泛应用于工业生产领域。

本文将对现场总线控制系统市场规模进行分析，探讨其市场发展趋势、主要应用领域和未来市场前景。

市场规模概述随着工业自动化程度的提高和信息技术的不断进步，现场总线控制系统市场规模逐年扩大。

根据市场研究数据，预计到2025年，全球现场总线控制系统市场规模将达到X亿美元。

亚太地区将成为现场总线控制系统市场的最大增长区域，其快速发展的制造业和工业基础设施建设将推动市场需求增长。

市场发展趋势1.智能化升级：现场总线控制系统日益智能化，采用先进的传感器技术和实时数据分析算法，实现设备状态监测、故障诊断和预测维护等功能，提高生产效率和设备可靠性。

2.云平台整合：现场总线控制系统与云平台的整合将成为市场发展的趋势。

通过与云端平台集成，实现数据的远程监控和管理，提供更加灵活、高效的生产管理方式。

3.物联网应用：现场总线控制系统作为物联网的重要组成部分，将广泛应用于智能制造、智能能源等领域。

物联网技术的兴起将进一步推动现场总线控制系统的市场需求增长。

4.安全性提升：随着工业网络的普及和信息安全风险的加剧，现场总线控制系统的安全性将成为市场关注的焦点。

供应商将加强产品安全性能的研发，提供更可靠的安全解决方案。

主要应用领域现场总线控制系统广泛应用于以下领域： 1. 工厂自动化: 现场总线控制系统在工厂自动化中扮演重要角色，用于控制和监测生产过程中的各种设备，提高生产效率和质量。

2. 能源管理: 现场总线控制系统在能源管理中的应用日益广泛，通过对能源设备的监测和控制，实现节能减排和能源资源的最优利用。

3. 交通运输: 现场总线控制系统在交通运输领域被广泛应用，用于交通信号灯控制、道路监测和交通调度等方面，提高交通效率和安全性。

4. 建筑自动化: 现场总线控制系统在建筑自动化中的应用越来越多，用于楼宇自动化控制、安全监控和能耗管理等方面，提供舒适、智能的建筑环境。

基金会现场总线技术简述及最新发展FFTechnica

基本设备 (Basic Device)：具备基本通信能力，即只能接受总线命令作出响应的总线设备，不具备LAS能力。
网桥 (Bridge)：用于连接不同传输速率或不同传输介质的设备，比如将下游各个H1网段连接在一起的设备，同时也是H1和HSE 接口设备，它必须成为链路主设备。
FF链路活动调度器 (LAS)
客户 - 服务器 VCR
FT FC
报告分发 VCR
发布 - 预订 VCR
Device must open communication channels to talk to remote devices
FF通信设备类型
按照设备的通信能力，Ff将通信设备分为三种类型
链路主设备（Link Master Device）：有能力成为链路活动调度器LAS（Link Active Scheduler）的设备，包括主机接口或某些其它设备。
FF 功能块驻留在实际设备中制造商可以增强功能块制造商可以创建用户化功能块
功能块应用进程应用
AI DI Input
AO DO Output
AI AI PID PID
SS AO Override Control
AI AI ML
PID PD AO
Manual Control
AO AO
Feedback Control
链路活动调度器 LAS (Link Active Scheduler）
LAS是总线段的调度中心,具有总线上所有设备的清单和链路活动调度表，控制通信介质上数据传输活动,任何时刻每个总线段上都只有一个LAS处于工作状态
LAS功能包括
– 向设备发送强制数据CD
– 向设备发送传递令牌PT
– 为新入网设备探测未用地址

基金会现场总线技术概述

包括世界上最主要的自动化设备供应商，如AB、ABB、
Yokogawa、Honeywell、Smar、FUJI Electric等等。
基金会现场总线的最大特色就在于它不仅是一种总线技术，而且是一个自动化系统。它作为最新的自动化系统，区别于传统的自动化系统的特征在于它所具有的开放型数字通信能力，使自动化系统具备了网络化特征。
一个典型的工程实例
4.现场仪表选型（1）流量仪表：科里奥利流量计：E+H Promass；艾默生Micromotion；涡街流量计：艾默生8800系列，E+H Prowirl；电磁流量计：E+H Promag；超声波流量计：E+H Prosonic Flow；（2）压力仪表： E+H Cerabar／Deltabar；艾默生3051；Siemens Sitrans P；（3）温度仪表：艾默生3244系列、848系列；Wika 5350；（4）料位仪表：雷达： E+H FMR240、E+H FMR230；超声波 E+H Prosonic Level；（5）分析仪表： PH计：艾默生TR200；电导计艾默生400VP （6）控制阀门： Samson3787定位器；
一个典型的工程实例
3.辅助设备及电缆（1）接线箱：涂料厂：接线箱使用刀式开关终端公用工程厂：Relcom的Mega-block接线箱聚脂厂：带有P+F网段保护和现场隔离的接线箱（2）现场总线辅助部件，包括电源模块和诊断模块、网段保护器和保护现场设备短路的现场安全栅由P+F Powerhubs 提供。在某些场合，浪涌保护也可以用在保护网段非闪电直接击中的浪涌破坏. （3）每个网段主干电缆：双绞线电缆

现场总线的发展历史与未来发展趋势

现场总线的发展历史与未来发展趋势从20世纪70年代末至今，现场总线技术的发展经历了30年历史。

已被越来越多应用于现实的生产过程控制中，该技术在减少系统线缆，简化系统安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面，显现出相对传统控制技术的优越性．然而由于历史的原因，现场总线技术的发展至今还没有统一的标准．以下就现场总线的发展历史、技术特点以及发展趋势等方面进行探讨．1现场总线技术的发展背景纵观自动控制系统的发展历史，从基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统，到集散控制系统，每一次控制系统的发展无不反映了这样一个特点；由于被控对象的复杂化和控制要求的提高，当时使用的仪器仪表已无法满足现实控制的需要，使得功能更强、性能更优的新一代仪器仪表产生，既而适应新的仪器仪表的控制系统"rE就逐步完善起来．现场总线的产生首先反映了仪器仪表本身发展的需要．仪器仪表的发展经历了全模拟式仪表、智能仪表、具有通信功能的智能仪表、现场总线仪表等几个阶段．其中，全模拟式仪表是将传感器信号进行调理放大后，经过v／I电路转换，输出4～20mA或o～5V的模拟信号，其后随着计算机技术的发展，微处理器在仪器仪表中得到了广泛应用，过程变量经调理放大、A／D采样，转换为数字信号，并经过微处理器的运算、补偿等处理后，再通过D／A、V／I等电路，仍然以4～20mA或o～5V的模拟信号输出，这种智能仪表相对于全模拟仪表来讲，测量精度大大提高，但信号传输过程仍然容易受到外界电磁干扰，传输精度和可靠性都不高．于是，人们在仪器仪表中增加了通信接口(如RS232／485等)，以数字通信的：h-式代替模拟信号传输．但由于这些通信标准只规定了物理层上的电气特性，而对于数据链路层及其以上各高层协议规范，则没有统一定义，致使不同生产厂家生产的仪器仪表由于通信协议的专有与不兼容而无法实现相互之间的信息互访．为解决这个问题，必须对这些网络的通信标准进行统一，组成开放互连系统，于是就产生了现场总线．所以说，具有数字通讯功能的智能仪表为现场总线的发展奠定了基础．其次，随着计算机功能的不断增强，价格急剧降低，计算机与计算机网络系统迅速发展，使得现场总线通信网络的实施成为现实，该网络不仅能实现现场设备之间的信息交换，而且实现了生产现场与外界的信息交换．也就是说。

基金会现场总线在中国的使用报告

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FF Chongqing Seminar 16 Apr. 2009
上海赛科现场仪表设备概况
• • • • • • 现场仪表设备总共54025台其中FF现场总线设备14375台，占26.6% 总回路数48200个总位号168,000个 FF现场总线网段2473个现场接线箱5300个
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FF Chongqing Seminar 16 Apr. 2009
FF Chongqing Seminar 16 Apr. 2009
•
山西
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•
上海
– – – – – – – –
• • •
陕西
– – – – –
江西辽宁
中海油旅大海上油气开发大连易盛PTA
•
四川
–
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上海赛科概况
• 上海赛科石油化工有限责任公司是由BP华东投资有限公司、中国石油化工股份有限公司和中国石化上海石油化工有限股份公司分别按50%、30%和20%的比例出资组建的，总投资额约合27亿美元，是目前国内最大的中外合资石化项目之一。 • 2005年6月29日，上海赛科90万吨乙烯工程所有的十套生产装置、公用工程及辅助设施投入商业化运行，标志着在现代化大型石油化工联合工厂大规模采用FF现场总线控制技术获得了成功。
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FF Chongqing Seminar 16 Apr. 2009
FREP 福建炼油乙烯一体化项目
• 项目位于福建泉州，由中石化、ExxonMobil和 Aramco共同投资兴建。 • 主要装置包括：
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新建一个80万吨/年乙烯装置新建一个80万吨/年聚乙烯装置新建一个40万吨/年聚丙烯装置新建一个70万吨/年芳烃装置新建一个整体煤气化联合循环发电装置新建一个800万吨/年炼油联合装置原有400万吨/年炼油联合装置的改造

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
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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
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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。

foundation现场总线协议

foundation现场总线协议Foundation现场总线协议Foundation现场总线协议（Foundation Fieldbus Protocol）是一种用于工业自动化控制系统的数字通信协议。

它是基于开放标准的现场总线协议，提供了在工业自动化系统中传输数据和控制信号的方法。

Foundation现场总线协议的出现，使得工业自动化系统能够更高效、更可靠地进行数据交换和控制。

Foundation现场总线协议的设计目标是实现数字化控制和数据传输，以提高工业控制系统的性能和可靠性。

它采用了现代数据通信技术，将传感器、执行器、控制器等设备通过总线连接起来，实现数据的实时传输和控制指令的发送。

Foundation现场总线协议的特点之一是其分布式控制结构。

它将控制系统分为多个分布在现场的控制单元，这些控制单元可以独立进行控制，并通过总线进行数据交换。

这种分布式结构可以提高系统的可靠性和灵活性，同时降低了系统的成本。

Foundation现场总线协议采用了开放标准的设计理念，使得不同厂家生产的设备可以互相兼容。

这意味着用户可以根据自己的需求选择不同厂家的设备，并将其连接到同一个总线上，实现统一的控制和管理。

这种开放标准的设计有助于提高设备的可替换性和系统的可扩展性。

Foundation现场总线协议支持多种类型的设备和功能。

它可以连接各种传感器和执行器，如温度传感器、压力传感器、电动阀门等，实现对工艺参数的实时监测和控制。

同时，它还可以实现分散控制和集中控制，支持多种控制策略，如PID控制、模糊控制等。

Foundation现场总线协议提供了丰富的功能和服务，以满足工业自动化系统的需求。

它支持多种通信方式，如点对点通信、多点广播通信等。

同时，它还提供了多种数据传输方式，如周期传输、事件传输等，以满足不同应用场景的需求。

Foundation现场总线协议的实现需要使用相应的硬件和软件设备。

硬件设备包括总线接口卡、传感器、执行器等，软件设备包括控制系统、驱动程序等。

现场总线技术的发展及由来

现场总线技术的发展及由来现场总线（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，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。

国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。

基金会现场总线（Foundation Fieldbus简称FF）这是以美国Fisher-Rousemount 公司为首的联合了横河、ABB、西门子、英维斯等80 家公司制定的ISP 协议和以Honeywell 公司为首的联合欧洲等地150 余家公司制定的WorldFIP 协议于1994 年9 月合并的。

该总线在过程自动化领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。

CAN（Controller Area Network 控制器局域网）最早由德国BOSCH 公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。

其总线规范现已被ISO 国际标准组织制订为国际标准，得到了英特尔、飞利浦、西门子、NEC 等公司的支持，已广泛应用在离散控制领域。

已有多家公司开发生产了符合CAN 协议的通信芯片DeviceNet DeviceNet 是一种低成本的通信连接也是一种简单的网络解决方案，有着开放的网络标准。

DeviceNet 总线的组织结构是Open DeviceNet Vendor Association（开放式设备网络供应商协会，简称ODVA）。

PROFIBUS PROFIBUS 是德国标准（DIN19245）和欧洲标准（EN50170）的现场总线标准。

由PROFIBUS--DP、PROFIBUS－FMS、PROFIBUS－PA 系列组成。

DP 用于分散外设间高速数据传输，适用于加工自动化领域。

FMS 适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。

PA 用于过程自动化的总线类型，服从IEC1158－２标准。