FF总线与ProfiBus总线比较
现场总线及通讯协议
现场总线及通讯协议现场总线的现状和未来发展一、引言计算机控制系统的发展在经历了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以及集散控制系统（DCS）后，今后将朝着现场总线控制系统的方向发展。
现场总线(field bus)是指现场仪表和数字控制系统输入输出之间的全数字化、双向、多站的通讯系统。
二、现场总线的产生纵观控制系统的发展史，不难发现，每一代新的控制系统推出都是针对老一代控制系统存在的缺陷而给出的解决方案，最终在用户需求和市场竞争两大外因的推动下占领市场的主导地位，现场总线和现场总线控制系统的产生也不例外。
1、模拟仪表控制系统模拟仪表控制系统于六七十年代占主导地位。
其显著缺点是：模拟信号精度低，易受干扰。
2、集中式数字控制系统集中式数字控制系统于七八十年代占主导地位。
采用单片机、PLC、SLC 或微机作为控制器，控制器内部传输的是数字信号，因此克服了模拟仪表控制系统中模拟信号精度低的缺陷，提高了系统的抗干扰能力。
集中式数字控制系统的优点是易于根据全局情况进行控制计算和判断，在控制方式、控制机时的选择上可以统一调度和安排；不足的是，对控制器本身要求很高，必须具有足够的处理能力和极高的可靠性，当系统任务增加时，控制器的效率和可靠性将急剧下降。
3、集散控制系统（DCS）集散控制系统（DCS）于八、九十年代占主导地位。
其核心思想是集中管理、分散控制，即管理与控制相分离，上位机用于集中监视管理功能，若干台下位机下放分散到现场实现分布式控制，各上下位机之间用控制网络互连以实现相互之间的信息传递。
因此，这种分布式的控制系统体系结构有力地克服了集中式数字控制系统中对控制器处理能力和可靠性要求高的缺陷。
在集散控制系统中，分布式控制思想的实现正是得益于网络技术的发展和应用，遗憾的是，不同的DCS厂家为达到垄断经营的目的而对其控制通讯网络采用各自专用的封闭形式，不同厂家的DCS系统之间以及DCS与上层Intranet、Internet信息网络之间难以实现网络互连和信息共享，因此集散控制系统从该角度而言实质是一种封闭专用的、不具可互操作性的分布式控制系统且DCS造价昂贵。
《PROFIBUS总线》课件
楼宇自动化
Profibus用于智能建筑和楼宇自动化系统，实现 照明、空调、安防等系统的集中控制和管理。
PART 02
Profibus总线的工作原 理
REPORTING
数据传输方式
串行通信
Profibus总线采用串行通信方式，数 据在总线上按位传输，按顺序排列。
Profibus总线技术将不断完善行业标准与规范，促进 技术的普及和应用。
详细描述
为了推动Profibus总线技术的普及和应用，相关的行 业标准和规范将不断完善，以确保技术的可靠性和互 操作性，同时也有助于技术的推广和交流。
THANKS
感谢观看
REPORTING
异步传输
Profibus总线采用异步传输方式，数 据传输速率可变，不受时钟信号控制 。
通信协议
主从结构
Profibus总线采用主从通信协议，主设备发起通信请求，从设备响应请求并发送数据。
寻址机制
Profibus总线采用寻址机制，主设备通过地址码选择从设备进行通信。
总线拓扑结构
线形结构
Profibus总线可以采用线形结构，设备串 联在总线上，首尾设备可连接至总线。
应用领域的拓展
总结词
Profibus总线技术的应用领域将不断拓展，从传统的制 造业向其他行业延伸。
详细描述
随着技术的进步和应用需求的增长，Profibus总线技术 的应用领域将不再局限于传统的制造业，而是向能源、 环保、城市管理等领域拓展，实现更广泛的自动化控制 和数据交互。
行业标准与规范
总结词
VS
树形结构
Profibus总线也可以采用树形结构，设备 并联在总线上，分支可连接至总线。
浅谈PROFIBUS现场总线在电厂控制领域中的应用
浅谈PROFIBUS现场总线在电厂控制领域中的应用作者：许彬来源：《科技与企业》2013年第03期【摘要】本文在对PROFIBUS技术进行阐述的基础上，浅析了PROFIBUS现场总线在火电厂控制领域中的应用优势，并针对目前应用中存在的问题提出了相应的对策，为促进PROFIBUS现场总线在我国火电厂控制领域中的应用提供一些有益的参考。
【【关键词】PROFIBUS；火电厂；控制领域；应用1. 引言从20世纪50年代至今的信号标准：4-20mA（0-5V）的模拟信号。
20世纪70年代，数字式计算机引入到测控系统中，进行集中式控制处理。
20世纪80年代，微处理器在控制领域得到应用，嵌入到各种仪器设备，形成分布式（DCS）控制系统。
随着微处理器的发展和广泛应用，产生了以微处理器为核心，实施信息采集、显示、处理、传输及优化控制等功能的智能设备。
一些数字式智能化仪表产品，其本身具备了诸如自动量程转换、自动调零、自校正、自诊断等功能，还能提供故障诊断、历史信息报告、状态报告、趋势图等功能。
随着通信技术的发展，促使传送数字化信息的网络技术开始得到广泛应用。
与此同时，基于质量分析的维护管理、与安全相关的测试记录、环境监视需求的增加，都要求仪表能在当地处理信息，并在必要时允许被管理和访问，这些也使现场仪表与上级控制系统的通信量大增。
从实际应用性能的角度出发，控制界也不断在控制精度、可操作性、可维护性、可移植性等方面提出新需求。
由此，逐步产生了现场总线（FCS）。
现场总线控制是用于现场仪表与控制主机系统之间的一种开放的、全数字化的、双向、多站的通信系统；广义上是控制系统与现场检测仪表、执行装置进行双向数字通信的串行总线系统。
IEC定义：一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间进行双向、串行、多节点、数字式的数据交换的通信技术。
现场总线控制系统其突破了以往控制系统需要采用通信专用网络的局限，具有数字通讯、分散性和开放性的显著特征。
profibus现场总线论文
PROFIBUS现场总线摘要：现场总线技术是’" 20世纪"80年代兴起的一种集控制技术、仪表技术和计算机网络技术为一体的先进的工业控制技术。
这其中PROFIBUS现场总线是目前较为流行的五种现场总线中较为有仪表性的一种。
文中介绍了PROFIBUS现场总线的由来、构成、特性及其优点，展望了其未来的发展趋势。
1现场总线技术的产生早在20世纪80 年代中期，国外就提出了现场总线，但研究工作进展缓慢，且没有国际标准可以遵循。
直到1984 年，美国仪表协会（ISA）下属的标准与实施组工作中的ISA/SP50 开始制订现场总线的标准。
1985 年国际电工委员会决定由Proway Working group 负责现场总线体系结构与标准的研究工作。
1986 年德国开始制订过程现场总线（process field-bus）标准，简称PROFIBUS，由此拉开了现场总线标准制订和产品开发的序幕.2PROFIBUS的协议结构PROF IBUS协议结构是根据IS07498国际标准、以开放式系统互联网络作为参考模型的。
该模型共有7层.PROF IBUS - DP定义了第1、2层和用户接口, 3到7层未加描述,这种流体型结构确保了数据传输的快速和有效。
直接数据链路映像提供易于进入第2层的用户数据。
用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能,并详细说明了各种不同PROF IBUS - DP设备的设备行为。
PROF IBUS - FMS定义了1、2、7层,应用层包括现场总线信息规范和低层接口。
FMS包括了应用协议并向用户提供可广泛选用的强有力的通信服务。
LL I协调不同的通信关系并提供不依赖设备的第2层访问接口。
第2层现场总线数据链路可完成总线访问控制和数据的可靠性[ 9 ]PROF IBUS - PA PA 的数据传输采用扩展的PROF IBUS - PA PA 的数据传输采用扩展的行为的PA 行规。
总线分类
总线技术按总线所在位置分类，可以把总线分为外部总线、内部总线和片内总线：一、外部总线：1、RS-232-C总线；2、RS-485总线；3、IEEE-488总线；4、SCSI总线；5、IDE总线；6、USB总线；7、Fire wire串行总线（IEEE-1394）；8、Centronics总线；二、内部总线（PC内部总线1-3）1、FSB总线；2、HT总线；HT总线是AMD 为K8平台专门设计的高速串行总线，它的发展历史可回溯到1999年，原名为“LDT总线”（Lightning Data Transport），闪电数据传输。
3、QPI总线；5、SPI总线；6、SCI总线；三、系统总线1、VESA总线；2、数据总线（DB）、控制总线（CB）、地址总线（AB）；3、IBM PC总线；4、ISA总线；5、EISA总线；6、PCI总线；PCI（peripheral component interconnect）总线是当前最流行的总线之一，它是由Intel公司推出的一种局部总线。
它定义了32位数据总线，且可扩展为64位。
7、APG总线；8、2IC（intel integrated circuit bus)管理总线该总线是有飞利浦公司于80年代为音频和视频设备开发的串行总线，主要运用于服务器。
9、MCA总线；（微通道结构总线）在计算机系统总线中，还有另一大类为适应工业现场环境而设计的系统总线10、STD总线；12、PC/104总线；13、Compact PCI；Compact PCI的意思是“坚实的PCI”，是当今第一个采用无源总线底板结构的PCI系统，是PCI总线的电气和软件标准加欧式卡的工业组装标准，是当今最新的一种工业计算机标准。
14、PCI-E总线PCI Express采用的也是目前业内流行这种点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。
modbus通信协议,profibus、FF、CAN总线等几种现场总线知识合集
在工业的发展中，现场总线起着非常重要的作用，主要应用于石油、化工、电力、医药、冶金、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域。
今天小编就给大家介绍一下modbus通信协议，profibus、FF、CAN总线等几种现场总线。
Modbus通信协议Modbus的起源和发展Modbus是由Modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。
为更好地普及和推动Modbus在基于以太网上的分布式应用，目前施耐德公司已将Modbus协议的所有权移交给IDA（Interface for Distributed Automation，分布式自动化接口）组织，并成立了Modbus-IDA组织，为Modbus今后的发展奠定了基础。
在中国，Modbus已经成为国家标准GB/T19582-2008。
据不完全统计：截止到2007年，Modbus的节点安装数量已经超过了1000万个。
为更好地普及和推动Modbus在基于以太网上的分布式应用，目前施耐德公司已将Modbus协议的所有权移交给IDA（Interface for Distributed Automation，分布式自动化接口）组织，并成立了Modbus-IDA组织，为Modbus今后的发展奠定了基础。
在中国，Modbus已经成为国家标准GB/T19582-2008。
据不完全统计：截止到2007年，Modbus的节点安装数量已经超过了1000万个。
Modbus的应用应用于电子控制器上的一种通用语言。
通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。
当在同一Modbus网络上通信时，此协议决定了每个控制器需要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。
此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。
许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用。
FF和PROFIBUS现场总线控制系统应用
FF和PROFIBUS现场总线控制系统应用卢松城;梁耿;魏丽蓉【摘要】通过对FF和PROFIBUS现场总线综述,介绍基于FF和PROFIBUS现场总线技术的烟气海水脱硫控制系统在1000MW火电机组的应用.就地变送器、流量液位表计等采用具有FF接口的产品,部分电动执行机构具有PROFIBUS-DP的接口.具有现场总线接口的仪表设备通过总线通信与艾默生0VATION系统连接.应用实践表明,基于FF和PROFIBUS现场总线技术的烟气海水脱硫控制系统运行稳定,现场总线技术的优势得到体现.【期刊名称】《广西电力》【年(卷),期】2010(033)006【总页数】3页(P72-74)【关键词】现场总线技术;脱硫控制系统;Ovation系统【作者】卢松城;梁耿;魏丽蓉【作者单位】广州粤能电力科技开发有限公司,广东广州,510600;广西桂能科技发展有限公司,广西南宁,530007;广西电力职业技术学院,广西南宁,530007【正文语种】中文【中图分类】TM621.6近年来，现场总线技术日益成熟，为提升自动化水平，电厂控制系统开始较多采用现场总线技术。
目前，火电厂现场总线的应用更侧重于现场设备的数字化，其除具有节省电缆，维护简单，数字信号精确等优点外，强大的现场总线设备诊断和管理软件充分发挥现场总线设备具有的故障自诊断和网络化管理能力。
在设计1000 MW机组的过程中，应大胆地选用与控制系统相兼容的现场总线控制技术[1]，因为它在集控室可对现场智能仪表进行标定、调整及运行诊断，甚至能在故障发生前进行预测。
1 FF和PROFIBUS现场总线技术现场总线（Fieldbus）是指安装在制造或过程区域的现场装置之间、现场装置与控制室内的自动控制装置之间的开放式、数字化、串行和多点通信的数据总线。
现场总线是全数字通信的技术，被誉为自动化领域的计算机局域网。
它具有全数字通信、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。
几种典型的现场总线
4几种典型的现场总线介绍4.1 ProfibusPROFIBUS是1987年，德国联邦科技部集中了13家公司的5个研究所的力量，按ISO/OSI参考模型制订的现场总线的德国国家标准，其主要支持者是德国西门子公司，并于1991年4月在DIN19245中发表，正式成为德国标准。
开始只有PROFIBUS－DP和PROFIBUS－FMS，1994年又推出了PROFIBUS－PA，它引用了IEC标准的物理层（IEC1158－2,1993年通过），从而可以在有爆炸危险的区域（EX）内连接本质安全型通过总线馈电的现场仪表，这使PROFIBUS更加完善。
PROFIBUS已于1996年3月15日批准为欧洲标准EN50170的第2卷。
①组成：PROFIBUS有三个部分组成：· PROFIBUS-FMS（Field Message Specification）主要是用来解决车间级通用性通讯任务。
可用于大范围和复杂的通讯。
总线周期一般小于100ms。
· PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery）这是一种经过优化的高速和便宜的通信总线，它的设计是专门为自动控制系统与分散的I/O设备级之间进行通信使用的。
总线周期一般小于10ms。
图4 Profibus 的组成部分· Profibus-PA（Process Automation）是专门为过程自动化设计的，它可使传感器和执行器按在一根共用的总线上，甚至在本质安全领域也可接上。
根据IEC1158－2标准，PROFIBUS-PA用双线进行总线供电和数据通信。
图4为PROFIBUS组成说明，图5为PROFIBUS的应用范围。
PROFIBUS支持多主站通信（令牌方式）和主－从通信。
图5 Profibus 应用范围②协议结构Profibus协议结构是根据ISO7498国际标准以OSI作为参考模型的。
但省略了3～6层，同时又增加了服务层。
profibus习题及答案
1.查阅资料比较CAN、FF、PROFIBUS总线得实际应用情况包括应用领域、特点、趋势？答:CAN总线能提高系统得可靠性、实时性及灵活性,世界上主要得汽车制造厂商都采用CAN总线作为数据通信系统,目前已发展成为汽车电子系统得主流总线,目前就是为数不多得国际标准现场总线。
目前其技术比较成熟,控制芯片已经商品化,NXP,TI,意法,Atmel等各大主流得芯片制造商,都集成了一个或多个CAN总线控制器,由此形成了一定得价格优势。
由于其高性能,高可靠及独特得设计,在现代分布式测量与控制技术领域得应用愈加广泛,在铁路、交通、自控、仪表、航空航海、机械工业等领域逐步提高了市场范围。
基金会现场总线FF就是一个国际性得协会组织,有100多个会员单位,包括Foxboro、横河电机、ABB, Siemens等全球主要得过程控制供应商与最终用户。
FF物理介质支持双绞线、光缆与无线发射。
协议符合IEC61158-2标准。
其物理介质得传输信号采用曼彻斯特编码。
由于世界上大得仪表公司与用户都参加了FF,因此FF开发得现场总线产品在品种与性能上都能满足控制要求,选择范围比较广,使用方便并且价格合理。
FF能实现产品得可互操作性与可互换性。
功能块比较完全,用户组网及使用都比较方便。
并且留有空间,可供用户开发具有独特功能得功能块。
产品开发、试验及推广实力雄厚,考虑完善,产品得可靠性与实用性较高。
FF总线由于其本质安全以及易于集成、便于开发、网络协议完善等特点,广泛应用于工业自动化与过程自动化领域,特别就是仪表领域。
在过程自动化领域中,FF总线得市场份额占有并仍将占用巨大优势。
PROFIBUS由三部分组成,即PROFIBUS-FMS(现场总线报文规范)、PEOFIBUS-DP(分散型外围设备)及PROFIBUS -PA(过程自动化)。
其中,PROFIBUS -DP就是专门为自动控制系统与分散I/0得设备级之间进行通信使用得。
PROFIBUS-PA就是专门为过程自动化设计得,可使传感器与执行器接在同一根公用得总线上,甚至在本质安全区也可接上。
FF总线与ProfiBus总线比较
在线和离线任何时候都可以而且系统不会被中断 Everytime offline and online possible. Process don´t need to be interrupted. ´
技术比较Technical comparison 技术比较
PROFIBUS-PA
PID Template
Intrinsic safety and power supply with separate concept 本质安全与供电隔离 Conventional intrinsic safety concept according FISCO model 依据Fisco模型的传统本安概念 模型的传统本安概念 依据
15,3 mA
1st value 2nd value 单位unit 单位 状态status 状态 诊断diagnose 诊断
= 70,32 = 23,02 = mbar = ok = 温度过高 Temerature too high
总线系统优势Advantage of a bus system
• 更精确的数值More accurate values
Direct system integration or linking devices 直接系统集成或连接装置 High Speed Ethernet (100 Mbit/s) 高速以太网
循环数据传输 Cyclic (scheduled) Data Transmission
PROFIBUS-PA GSD (DDB) FOUNDATION Fieldbus DD
现场设备管理Field Device Management 现场设备管理
PROFIBUS-PA
FOUNDATION Fieldbus
工控领域最流行的九大现场总线
工控领域最流行的九大现场总线目前国际上有40多种现场总线，但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面，按其传输数据的大小可分为3类：传感器总线（sensorbus），属于位传输；设备总线（devicebus），属于字节传输；现场总线，属于数据流传输。
1、FF现场总线FF现场总线基金会是由WORLDFIPNA（北美部分，不包括欧洲）和ISPFoundation 于1994年6月联合成立的，它是一个国际性的组织，其目标是建立单一的、开放的、可互操作的现场总线国际标准。
这个组织给予了IEC现场总线标准起草工作组以强大的支持。
这个组织目前有l00多成员单位，包括了全世界主要的过程控制产品及系统的生产公司。
1997年4月这个组织在中国成立了中国仪协现场总线专业委员会（CFC）。
致力于这项技术在中国的推广应用。
FF成立的时间比较晚，在推出自己的产品和把这项技术完整地应用到工程上相对于PROFIBUS和WORLDFIP要晚。
但是正由于FF是 1992年9月成立的，是以FisherRosemount公司为核心的ISP（可互操作系统协议）与WORLDFIPNA两大组织合并而成的，因此这个组织具有相当实力：目前FF在IEC现场总线标准的制订过程中起着举足轻重的作用。
现场总线基金会自成立以来，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。
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。
在无线和远程I/O管理方面，现场总线基金会发布了基金会远程运营管理初步规范。
新的技术规范是基金会面向无线和远程I/O进行远程运营管理解决方案的一部分，面向远程运营管理设备定义了代表基金会HART设备的现场总线变送器模块。
该模块可以显示有线HART及无线HART设备。
此外，该规范还描述了通过基金会高速以太网（HSE）传输基本HART命令协议接触HART设备进行配置和资产管理的理想方法。
Profibus与FF总线技术应用比较
０ 引言
近年来 ，随着石油化工 领域 的项 目新建 、投 产 ，现场
准Ｄ Ｉ Ｎ１ ９ ２ ４ ５ 和欧洲标准Ｅ Ｎ ５ ０ １ ７ ９ ，按 照Ｉ Ｓ Ｏ ／ Ｏ Ｓ Ｉ 参考模型制
定 。表 １ 对两种 总线 的技术特点进行了 比较总结 】 。 图１ 表 明了两种 总线 在控 制应用 上 的主要差 异， 对 于 Ｐ ｒ ｏ ｆ ｉ ｂ ｕ ｓ ， 控制模块 跟传统控制 系统一样 ，在系统端 执行控
第２ １ 卷
第６ 期
仪器仪表用户
ＮＳ Ｔ ｌ ＲＵＭ Ｅ ＮＴＡ Ｔｌ ＯＮ
ＥＩ Ｃ Ｖ ｏ１ ． ２１
２０ １ ４ Ｎｏ ． ６
２ ０ １ ４ 年ｌ ２ 月
Ｐ ｒ ｏ ｆ ｉ ｂ ｕ ｓ 与Ｆ Ｆ 总线技术应用 比较
刘彦 明
（ 福陆中国工程建设有 限公司 ，上海 ２ ０ １ １ ０ ３ ）
Ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｂ ｕ ｓ ａ ｎ ｄ Ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆｉ ｅ ｌ ｄ ｂ ｕ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ
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现场总线技术在火电厂中的应用
现场总线技术在火电厂中的应用（中国电力工程顾问集团投资有限公司北京100120）摘要：本文主要针对目前现场总线技术在火电厂主控系统的应用情况，从多角度比较现场总线控制系统(FCS)和分散控制系统(DCS)优劣，提出现场总线技术应用中存在的问题，并对火电厂采用现场总线技术提出建议。
关键词：火电厂；现场总线技术；DCS1概述近年来，现场总线技术越来越多应用到电力行业的过程控制中，尤其在火电厂机组主控系统。
由于该技术具备全数字，高精度，多变量传输，增强的计算和控制功能，高分散度，数据信息量大并安装投资费用低的特点，使火电厂机组主控系统逐步由DCS改为FCS来实现。
2现场总线技术及总线控制系统2.1现场总线标准及特点国际上现有的各种总线及总线标准种类很多（多达几十种），目前适合火电厂使用且使用较多的是PROFIBUS和FF总线标准。
PROFIBUS是过程现场总线ProcessFieldBus的缩写。
它是由十三家工业企业及五家科研机构在德国联合开发的，国际化的、开放的现场总线标准，它不依赖于设备生产商。
FF是现场总线基金会FieldbusFoundation的缩写。
现场总线基金会是国际公认的、唯一不属于某企业的、非商业化的国际标准化组织。
这两种总线标准其相比特点而言，FF适用于连续量控制(取代4~20mA模拟量)，而PROFIBUS适用于离散量控制，但同时也适用于连续量控制（在连续量控制方面略逊于FF总线）。
2.2主流现场总线控制系统主要包括：西门子公司基于PROFIBUS现场总线的T3000系统；艾默生公司的Ovation控制系统；ABB公司的800xA控制系统和FOXBORO的I/A系统。
这些几种主流现场总线控制系统在国内外火电厂均有成功的应用业绩。
2.3就地现场总线设备现状采用现场总线控制系统要求就地仪表设备具有智能功能，通过FF 和认证并支持PROFIBUS总线接口的产品，对较好品牌的变送器类、执行器类及阀门定位器可满足这些要求。
FF现场总线的技术简介
简化模块功能和通信量，DSC控制器空闲时间（idle time） >50%，严格控制进入DCS信息量。
优越性-预见性维护
根据设备诊断安排维护 根据存储的设备校准数据安排校准 同时对几个设备进行维护和校准，以减少停车次数 有计划的安排停车进行维护和校准，而不是紧急停车 提高工厂有效性(AVAILABILITY) 不在不需要维护的设备上花费时间 (预防性维护
护器的短路电流为60mA。 单回路控制的FF变送器和FF阀门定位器应分配在同一个H1网段。 一个H1网段带FF总线仪表不超过9台 每个H1网段带FF阀门定位器（控制阀）不超过2台
FF现场总线实施原则（三）
一级控制阀：当控制阀故障时，会造成整个装置的故障、停车或严重经济损失。 H1网段只能连接1台一级控制阀。
FF现场总线实施原则（一）
FF现场总线的变送器和阀门定位器，应由控制DCS制造厂提供。 FF现场总线的阀门定位器应由控制阀厂装配成套并提供全部测试数据。 安全仪表系统（SIS）选用4-20mA带HART的模拟信号。 FF变送器提供AI功能块，自诊断和LAS功能，必须通过ITK互操作性测试，应
现场总线技术是计算机、通信、控制技术向现场扩展。在流程工业、制造 业及市政工程等已成功地应用，并取得一定经验。
现场总线技术还需要不断完善本身的功能，提高工程设计和应用水平，特 别是系统软件、应用软件、通信策略等。
现场总线技术目前处于多种总线技术共存，各自拓展其应用领域、强化竞 争力。以太网远程I/O及无线仪表将成新的热点。
总线仪表FAT测试。最多负载H1网段应进行12台FF现场总线仪表测试。 H1网段的主后援LAS功能应在DCS的FAT时进行测试。 FF现场总线电缆总长度为主电缆与分支电缆长度之和，通常小于1200米。分
Profibus与FF总线技术应用比较
Profibus与FF总线技术应用比较刘彦明【摘要】本文对于Profibus PA和Foundation Fieldbus进行了多个层面的比较分析，通过美国知名工程公司执行的某个项目中控制系统采用ABB公司AC 800xA总线技术的总结，从应用层面探讨了Profibus总线技术在化工工业领域更具有经济性的结论。
【期刊名称】仪器仪表用户【年(卷),期】2014(000)006【总页数】3【关键词】Profibus PA，Foundation Fieldbus，现场总线技术，工程总承包项目，ABB DCS0 引言近年来，随着石油化工领域的项目新建、投产，现场总线技术应用已经在2000年通过的IEC61158.3~6总线标准的基础上，有了很成熟的用户群和相当多的比较分析。
尤其是FF总线（Foundation Fieldbus）和Profibus两种总线，它们在化工领域应用广泛，在以下方面有着共同的优势[1,3]：双向通讯，安装、调试和维护简单方便。
过程变量信息传递速度快。
总线仪表通讯，现场仪表故障只影响本身或相关少量设备。
总线供电，本质安全型，危险点分散。
目前主流DCS供应商都同时支持这两种总线，受到市场项目投资规律的影响，本文将从技术差异性角度比较两种总线，重点关注经济合理性，以求工程总承包项目（EPC）效益最大化。
1 FF和Profi bus总线的主要差异FF总线是由现场总线基金会组织（FF）开发的现场总线，体系结构参照国际标准化组织（ISO）的开放系统互联协议（OSI）而制定的；Profibus则是符合德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50179，按照ISO/OSI参考模型制定。
表1对两种总线的技术特点进行了比较总结[1,2]。
图1表明了两种总线在控制应用上的主要差异, 对于Profibus, 控制模块跟传统控制系统一样，在系统端执行控制功能，但采用数字智能现场仪表，在现场端进行信号的双向信息处理；而FF总线则把控制模块功能移到了现场仪表端[3]。
工业总线可分为以下三种基本类型
单片机作业工业总线与温度测量班级：学号：姓名：工业总线可分为以下三种基本类型:传感器级总线、设备级总线和现场总线。
传感器级和设备级总线属于较低层次的工业网络,用于处理传感器、行程开关、继电器、接触器和阀门定位器这类工业设备;而现场总线是一种较高层次的工业网络,用于完成一些过程控制器或现场仪表之间的通信。
另外,由于设备级总线和现场总线有时完成相同的功能,因此它们之间是相互关联的,并且可同时存在于同一系统中(现场总线是用于过程控制现场仪表与控制室之间的一个标准的、开放的、双向的多站数字通信系统。
随着计算机技术、通讯技术、集成电路技术的发展，以全数字式现场总线（FIELDBUS）为代表的互联规范，正在迅猛发展和扩大。
由于采用现场总线将使控制系统结构简单，系统安装费用减少并且易于维护；用户可以自由选择不同厂商、不同品牌的现场设备达到最佳的系统集成等一系列的优点，现场总线技术正越来越受到人们的重视。
近十几年由于现场总线的国际标准不能建立，现场总线发展的种类较多，约有40余种：如德国西门子公司Siemens的ProfiBus，法国的FIP，英国的ERA，挪威的FINT，Echelon公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，CarloGarazzi公司的Dupline，丹麦ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI（ActraturSensorInterface），MODBus，SDS，Arcnet，国际标准组织-基金会现场总线FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美国的DeviceNet与ControlNet等等。
现场总线的种类主要有：基金会现场总线FF；ProfiBus；WorldFIP；ControlNet/DeviveNet；CAN等1、基金会现场总线FF现场总线基金会包含100多个成员单位，负责制订一个综合IEC/ISA标准的国际现场总线。
工业现场总线技术
工业现场总线技术现场总线技术是实现现场级设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术。
这是一次工业现场级设备通信的数字化革命。
现场总线技术可用一条电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，使用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。
传统的现场级自动化监控系统采用一对一连线的4-20mA/24VDC信号，信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交接，使自控系统成为工厂中的“信息孤岛”，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。
基于现场总线的自动监控系统采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络，成为企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。
在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。
现场总线技术可概括如下：1．制定出国际现场总线通信及技术标准。
2．自动化厂商按照标准生产各种自动化类产品，包括控制器、传感器、执行机构、驱动装置及控制软件。
3．实际应用中，使用一根通信电缆，将所有现场设备连接到控制器，形成设备及车间级的数字化通信网络。
在现场级（Field Level），即金字塔形的自动化层次模型的最底层所进行的串行数据传输通讯系统称为现场总线系统（Fieldbus Systems）。
基于现场总线的自动化监控及信息集成系统主要优点：1．增强了现场级信息集成能力现场总线可从现场设备获取大量丰富信息，能够更好的满足工厂自动化及CIMS系统的信息集成要求。
现场总线是数字化通信网络，它不单纯取代4-20mA信号，还可实现设备状态、故障、参数信息传送。
系统除完成远程控制，还可完成远程参数化工作。
2．开放式、互操作性、互换性、可集成性不同厂家产品只要使用同一总线标准，就具有互操作性、互换性，因此设备具有很好的可集成性。
系统为开放式，允许其它厂商将自已专长的控制技术，如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去，因此，市场上将有许多面向行业特点的监控系统。
现场总线系统FF与Profibus的比较
现场总线系统FF与Profibus的比较现场总线系统FF与Profibus的比较一、FF与Profibus的共同点1．低速总线都符合IEC/ISA的物理层协议2．都能实现总线供电和本安防爆，可用于危险场所。
3．都得到有用户和制造商组成个国际组织的支持。
4．都是用数字信号代替4-20MA DC信号。
5．都能实现多点挂接，以节约电缆和相关成本。
二、FF与Profibus性能比较Profibus FF物理层IEC1158-2 IEC1158-2通讯速率31.25Kb/s 31.25Kb/s总线供电可以可以利用现有电缆可以可以本安防爆可以可以链路层802.4令牌专门设计点对点通讯可以可以网络时间同步不可可以周期性数据主站呼叫定时发送应用层延伸到DP FMS功能块有限用户任意开发功能块标准化无有DD功能无有系统管理无有工位号检索无有网络地址指定无有防止地址重复无有功能块定时执行无有仪表状态信息无有控制功能分散到现场无有三、FF与Profibus优点比较Profibus FF节约起动成本可以可以设备认证有有自诊断和维护设备有限有现场设备远方组态有限有现场设备远方校验无有用户选择设备的自由度有限有多台上位机影响扫描周期不影响四、FF与Profibus差别1．能否将控制功能分散到现场设备FF- 采用出版者/订户的通信模式，使不同制造厂的现场设备间可以通信、交换数据并共同工作在一个网络上。
网络上定时向通信、交换数据并共同工作在一个网络上。
网络上定时向所有的设备广播时间，保证网络上所有的设备时间同步，从而使功能块能按精确的时间间隔和顺序执行，并能精确报警，所以，FF可在现场设备中完成控制功能。
Profibus-采用主从通信模式，所有的通信都要通过上位主站，因此，现场设备之间通信很困难。
不具备系统管理和时间同步功能。
因此，不能在现场设备中完成控制功能。
2．能否实现真正的可互操作FF- FF通信协议特有的用户层中规定了29种标准功能模块，实现基本控制功能。
FF总线与PROFIBUS的比较
现场总线及集散控制课程报告FF总线与PROFIBUS总线比较摘要：本文简单介绍了目前工业自动化控制系统中广泛使用的两种总线系统（FCS）--FF总线与PROFIBUS总线。
从两种总线的简介、特点及应用领域行了对比,并对两者的发展趋势进行简单阐述。
关键词：FF总线，PROFIBUS总线，应用比较1 两种总线简单介绍基金会现场总线（FF，Foundation Fieldbus）是目前最具发展前景、最具竞争力的现场总线之一。
以Fisher-Rosemount公司为首，联合80家公司组成的ISP组织和以Honeywell公司为首，联合欧洲150家公司组成的WorldFIP北美分部，这两大集团于1994年合并，成立现场总线基金会，致力于开发统一的现场总线标准。
FF目前拥有120多个成员，包括世界上最主要的自动化设备供应商：A-B、ABB、Foxboro、Honeywell、Smar、FUJI Electric等。
FF的通信模型以ISO/OSI开放系统模型为基础，采用了物理层、数据链路层、应用层，并在其上增加了用户层，各厂家的产品在用户层的基础上实现。
PROFIBUS是过程现场总线（Process Field Bus ）的缩写，于1989年正式成为现场总线的国际标准。
目前在多种自动化的领域中占据主导地位，全世界的设备节点数已经超过2000万[1]。
它由三个兼容部分组成，即PROFIBUS－DP、PROFIBUS－PA、PROFIBUS-FMS。
其中PROFIBUS－DP应用于现场级，它是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I/O之间的通讯[2]，总线周期一般小于10ms，使用协议第1、2层和用户接口，确保数据传输的快速和有效进行。
；PROFIBUS－PA适用于过程自动化，可使传感器和执行器接在一根共用的总线上，可应用于本征安全领域；PROFIBUS－FMS用于车间级监控网络[3]，它是令牌结构的实时多主网络，用来完成控制器和智能现场设备之间的通信以及控制器之间的信息交换。
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Bus with spurs
市场比较Typical Strenghts
PROFIBUS-PA
FOUNDATION Fieldbus
欧洲控制系统
European control systems 主要区域 Main regions: Europe 70%, Asian 20%, America 10% 本安应用Intrinsic safety applications (FISCO)
美洲控制系统
American control systems
主要区域 Main regions: America 70%, Asian 20%, Europe 10%
需控制设备的现场Field based control Wide selection of standardizFieldbus
T T
IEC 61158-2
T
Segment coupler contains intrinsically safe power supply and terminator
段耦合器带有本安供电及终端 Simplified intrinsic safety concept according FISCO model 依据FISCO模型简化的本安概念
调试工具Service Tool
PROFIBUS-PA FOUNDATION Fieldbus
•Proficard/Profiboard(Softing) •Commuwin II(Endress+Hauser) •Coupler(Pepperl+Fuchs)
•PCMCIA Card(NI) •NI ConfiguratorI(NI) •Power Supply(NI)
过程控制 Process Control
D CPU A A D
0-65535
D CPU A
D CPU A
10-38-10+38
CPU
总线系统优势Advantage of a bus system
• 减少接线Reduced wiring 传统模式conventional
Process Near Component I/O模块 module 接线架marshalling rack
Fieldbus
• Bus with spurs
Bus with spurs
Fieldbus
• Bus with Junctions Box
Junction Box
Tree
Fieldbus
• Point to Point
Fieldbus I/O
Junction Box
Point-to-Point
Intrinsic safety and power supply with separate concept
本质安全与供电隔离 Conventional intrinsic safety concept according FISCO model 依据Fisco模型的传统本安概念
FF总线的防爆方案
Identical base device PA or FF electronics 设备基于PA或FF电子模块
总线系统优势Advantage of a bus system
• 通过数字通讯可获取更多信息 More information thanks to digital communication 传统方式conventional 数字digital
Master 主机
Arbitrator 仲裁
主机控制数据交换（中央控制机理） One cyclic master controls data exchange (Central Control Philosophy) 从站通过GSD进行描述 Slaves are described by GSD (Device Data Base - DDB)
现场设备管理Field Device Management
PROFIBUS-PA
FOUNDATION Fieldbus
# address DIP switch
serial no. TAG no.
仪表通过不同的地址进行管理 Instrument management with address 地址设定可通过硬件和软件两件方式 Address setting with hardware or software
Experience in PROFIBUS-DP since 1991
市场比较Typical Strenghts
Europe India Japan
石油及化工 Oil & Chemicals 纸浆及造纸 pulp & paper 食品 food
SEA Canada USA
Food食品 Chemicals (Exi)化学 water / wastewater水/污水 Brasil Argentina RSA
PID Template
PV2 PV1 CV SP
PV2 PV1 CV SP
PV2 #1 #2 #1 #2 FB PID PV1
CV
#3
PNK
FF
#4
#3 #3 PV2 #2 PV1 #1 FB PID CV
本安解决方案Intrinsic Safe Solutions
PROFIBUS-PA
power supply power supply barrier segment coupler IEC 61158-2 PROFIBUS-DP RS485
PROFIBUS-PA
FOUNDATION Fieldbus
Controller PROFIBUS-DP RS485
PC
Controller High Speed Ethernet Linking Device Linking Device
PC
Coupler/ Link
PROFIBUS-PA IEC 61158-2
总线系统Fieldbus
Process Near Component) 总线耦合器buscoupler Ex [i]
控制柜cabinet
Ex [i] 接线架marshalling rack 接线盒junction box 连接件 connection elements PS
典型总线结构Typical Fieldbus Architecture
Safe area
FF H1 segment
网端
FF 配电器*
标准 中继器*
FISCO本安 中继器r*
Entity本安 中继器* 1 2
Div 1 / Zone 0/1
Safe Area or
网端 网端
Div 2 / Zone 2
*: 需配置标准 24V 电源 ，未标注
每一路都有短 路保护和隔离 输出。无需外 配网端。
现场设备直接进行数据交换
Direct data exchange between field devices possible (Distributed Control Philosophy) 从站通过普通文件格式描述(DD file)
Slaves are described by Common File Format (CFF)
仪表通过标记号和序列号进行管理 Instrument management with TAG-number and serial number
现场设备管理Field Device Management
PROFIBUS-PA FOUNDATION Fieldbus
PLC PROFIBUS-DP RS485
15,3 mA
1st value 2nd value 单位unit 状态status 诊断diagnose
= 70,32 = 23,02 = mbar = ok = 温度过高 Temerature too high
总线系统优势Advantage of a bus system
• 更精确的数值More accurate values
Direct system integration or linking devices 直接系统集成或连接装置 High Speed Ethernet (100 Mbit/s) 高速以太网
循环数据传输 Cyclic (scheduled) Data Transmission
PROFIBUS-PA GSD (DDB) FOUNDATION Fieldbus DD
现场总线Fieldbus
技术相关（Technology）
数值变送技术Value transmission technology
• 4-20mA, HART, Fieldbus
analog
4...20 mA
analog + digital (hybrid)
digital
现场设备设计Field Device Design
FF
FF
FF IEC 61158-2
Systemintegration with couplers/links to PROFIBUS-DP (up to 12 Mbit/s) 系统通过耦合器/链接器集成至Profibus-DP Parallel use of DP- and PA field devices DP-和PA现场设备平行使用
PC
PLC High Speed Ethernet Linking Device Linking Device
PC
coupler/ Link
PROFIBUS-PA IEC 61158-2
FF
FF
FF IEC 61158-2
系统扩展原则上是可能的，但并不是所有的 系统供应商都支持此功能