基金会现场总线

控制网络与通信大作业题目： FF 基金会现场总线

作者：董洁

学号：ZB0213239

班级：自动化转本2班

指导老师：王小英

日期：

摘要

基金会现场总线FF(Foudation Fieldbus)在过程自动化领域得到广泛支持和应用，并具有良好发展前景。

FF 总线由低速和高速两部分组成，其中FF-H1网络以ISO/OSI模型为基础，取其物理层数据链路层和应用层，并在应用层之上添加了用户层，构成了四层结构的通信模型。FF-H1传输速率为31.25KBPS，通信距离可达1900m（与传输介质有关，可加中继器延长），可支持总线供电，支持本质安全防爆环境。FF-H1主要用于过程工业（连续控制）的自动化。FF-HSE则采用基于Ethernet(IEEE802.3)+TCP/IP的六层结构，企通信距离为750m 和500m。物理传输介质可支持双绞线、批处理和高级控制等场合。

FF的最大特色在于它不仅是一种总线，而且是一个系统。它既是网络系统也是自动化系统。作为新型自动化系统，区别于以前各种自动化系统的特征在于它所具备的开放型数字通信能力，有别于其他网络系统的特征在于它位于工业现场，其网络通信是围绕完成各种自动化任务进行的。

基金会现场总线这一开放、可互操作的技术应经成为全球范围内领先的数字化控制系统解决方案。近年来越来越多的用户采纳了基金会现场总线技术。该技术广泛应用于石油、钢铁矿山、造纸、天然气、制药、电力、水处理等行业。

关键词：基金会现场总线技术自动化系统通信模型

目录

1 发展历史 (1)

1.1 现场总线的概念 (1)

1.2现场总线的类型 (1)

1.3基金会现场总线 (2)

2通信模型 (5)

2.1通信原理 (5)

2.2FF通信模型的三大功能FF (6)

2.3FF的报文结构 (8)

2.4FF的应用进程 (8)

2.5 FF的通信关系 (9)

3 网络拓扑结构 (11)

4 主要技术 (13)

4.1基金会现场总线的通信技术 (13)

4.2标准化功能块(FB FunctionBlock) (13)

4.3设备描述与设备描述语言 (13)

5 案例应用 (15)

5.1设备的选用和总量 (15)

5.2 网段设计 (15)

5.3辅助设备及电缆 (16)

5.4现场仪表选型 (16)

6 学习心得与思考 (19)

7 参考文献 (20)

1发展历史

1.1 现场总线的概念

随着微处理器的快速发展和广泛应用，数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能，产生了以微处理器为核心，使用集成电路代替常规电子线路，实施信息采集、显示、处理、传输以及优化控制等功能的智能设备。设备之间彼此通信、控制，在精度、可操作性以及可靠性、可维护性等都有更高的要求。由此，导致了现场总线的产生。

现场总线(fieldbus)是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统，主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题；或者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双向通信的数据总线，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。

以此作为技术支撑构成的现场总线测控系统，主要用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域。

1.2 基金会现场总线

FF现场总线基金会是由WORLDFIP NA（北美部分，不包括欧洲）和ISP Foundation 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

Fisher Rosemount公司为核心的ISP（可互操作系统协议）与WORLDFIP NA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。

FF(HSE) 现场总线即为IEC定义的H2总线，它由Fieldbus Foundation(FF)组织负责开发，并于1998年决定全面采用已广泛应用于IT产业的高速以太网

（highspeed ethernet HSE）标准。该总线使用框架式以太网（Shelf Ethernet）技术，传输速率从100Mbps到1Gbps或更高。HSE完全支持IEC 61158现场总线的各项功能，诸如功能块和装置描述语言等，并允许基于以太网的装置通过一种连接装置与H1装置相连接。连接到一个连接装置上的H1装置无须主系统的干予就可以进行对等层通信。连接到一个连接装置上的H1装置同样无须主系统的干预也可以与另一个连接装置上的H1装置直接进行通信。

1.3现场总线的类型

目前现场总线的标准尚不统一，但有几种现场总线技术已经逐步形成一定的影响，并在特定的领域发挥着重要的作用。

1、过程现场总线

过程现场总线标准既是德国国家标准DIN19245，也是欧洲标准EN50170。PROFIBUS 由三部分组成，即PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-DP及PROFIBUS-PA。

FMS是用于车间级监控的令牌方式实时多主网络，用于连接控制系统中的工程师工作站、操作员站、PLC或DCS控制站。FMS总线还可以连接区域控制器，并通过区域控制器接入工厂级的局域网络。

DP用于控制系统与分散式I／O的通信。在控制系统中，PLC或DCS控制站和现场开关设备之间的互连和通信是用DP总线完成的。

PA专为生产过程自动化而设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上。