FF现场总线
FF现场总线的配电与短路保护及其防爆模版
FF现场总线的配电与短路保护及其防爆模版FF现场总线是一种用于工业自动化领域的现场总线通信协议，它具有高可靠性、高实时性和高扩展性的特点。
在实际应用中，为了保证FF现场总线系统的稳定运行和安全性，需要进行配电与短路保护，并采用防爆模版来防止火灾事故的发生。
一、FF现场总线的配电与短路保护1.供电方式FF现场总线系统的供电方式通常采用分布式供电方式。
即将电源分布到现场设备附近，减少电缆长度和功耗，提高供电的可靠性和稳定性。
常见的分布式供电方式有两线供电和三线供电。
其中，两线供电只需要两根导线进行供电和通讯，适用于简单的现场设备。
三线供电需要三根导线，其中一根用于供电，另外两根用于通讯，适用于复杂的现场设备。
2.配电保护配电保护是为了保护FF现场总线系统的设备和电源，并防止发生电路短路和过载等异常情况。
通常采用保险丝、熔断器和过载保护开关等保护装置进行配电保护。
保险丝和熔断器根据设备的功率和电流需求选择，起到短路保护的作用。
过载保护开关可以监测电流并在超过额定电流时切断电源，保护设备正常工作。
3.短路保护短路保护是为了防止FF现场总线系统的电缆发生短路而导致设备故障和火灾的发生。
通常采用保护器和保护盒进行短路保护。
保护器安装在电缆的起始端和末端，用于监测电流是否超出安全范围，并在短路发生时迅速切断电源。
保护盒安装在每段电缆的接口处，用于检测电缆的短路情况，并进行报警和切断电源。
二、FF现场总线的防爆模版由于FF现场总线系统通常应用于有爆炸危险的环境中，为了防止火灾和爆炸事故的发生，需要采用防爆模版来保护设备和电缆。
防爆模版是一种防爆外壳，具有防护等级、耐腐蚀能力和防爆能力等特点。
1.防护等级防爆模版的防护等级是指其对外部固体物体和液体的防护能力。
根据实际需求可选择不同的防护等级，如IP65、IP66等。
防护等级越高，防护效果越好。
2.耐腐蚀能力FF现场总线系统通常应用于腐蚀介质的场合，因此防爆模版需要具有较好的耐腐蚀能力。
FF基金会现场总线
第五章基金会现场总线FF 5.1 FF概述5.2 FF技术规范5.3 FF物理层5.4 FF数据链路层5.5 FF应用层5.6 FF用户层5.7 FF通信控制器的接口5.8 FF产品的开发5.1 FF总线概述•FF（Foundation Fieldbus，96年）：主要用于流程工业自动化领域，如化工、电力厂实验系统、废水处理、油田等行业。
•FF遵循OSI标准模型，取其3层：物理层、数据链路层和应用层，并在应用层上增加了用户层。
FF属于IEC61158国际现场总线标准子集，其开发初衷是希望形成统一的现场总线标准•FF分低速总线H1和高速总线HSE两部分–分别属于IEC标准中两个不同的子集–低速总线H1的通信速率为31.25Kbps（1900m）–高速总线HSE的通信速率为10M,100Mbps•开发和使用FF的目的和意义在于实现工业设备的互操作性和互替换性，用户只要根据系统功能上的需要既可从众多的设备供应商中选择性价比最高的产品。
FF总线•CAN总线控制器仅仅定义了物理层和数据链路层的所有功能，即实现了数据通信技术，但构建CAN控制网络还需要应用层协议的定义，如J1939应用协议的支持。
•FF则提供了一套较完整的控制网络技术，不仅具有数据通信技术，也定义了控制应用功能的规范内容（应用层与用户层），能够构建分布式控制网络系统。
•HSE（High Speed Ethernet）高速以太网10/100M b/s，取代了早期的H2总线。
•应用层主要以功能块模式定义应用的，互操作性和互替换性易于实现（开放性）。
FF通信模型说明：•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和现场总线访问子层FAS。
•现场总线访问子层FAS（Fieldbus Access Sublayer）基本功能：确定数据访问的关系模型和规范。
FF现场总线工程指南及应用
FF现场总线工程指南及应用首先，FF现场总线工程的指南包括以下几个方面：1. 设计：在FF现场总线工程设计中，需要考虑控制系统的架构、通信网络拓扑结构以及设备的布置和连接方式。
设计过程中需要遵循Fieldbus Foundation的规范和标准，确保系统的稳定性和可靠性。
2.网络配置：FF现场总线网络可以采用不同的拓扑结构，如星型、环型或混合结构。
在网络配置过程中，需要考虑设备的数量、距离、通信速率以及设备的功耗等因素，以确保网络的正常运行。
3. 设备接入：在FF现场总线工程中，需要选择合适的接口设备和连接线缆，以确保设备的正常通信和供电。
接入设备时需要注意设备的插入方向和连接方式，遵循Fieldbus Foundation的规范和标准。
4. 设备配置：FF现场总线系统中的设备需要进行配置和参数设置，以实现相应的控制功能。
配置设备时需要使用Fieldbus Foundation提供的配置工具，对设备的地址、描述、传输速率等进行设置，并进行相应的调试和测试。
其次，FF现场总线工程的应用广泛1.测量与控制：FF现场总线可以用于传输和控制各种现场设备，如传感器、执行器、阀门等。
通过FF现场总线，可以实现对设备的测量和控制，包括温度、压力、液位、流量等参数的监测和调节。
2.数据采集与分析：FF现场总线可以将现场设备的数据集中采集到控制室的监测系统中，实现对设备状态和工艺过程的实时监测和分析。
通过数据采集和分析，可以实现设备的故障诊断和预测维护，提高设备的运行效率和可靠性。
3.设备管理：FF现场总线可以用于设备的管理和控制，包括设备的启停控制、设备的参数设置和调节，以及对设备的状态和健康状况进行监测和管理。
通过FF现场总线，可以实现对整个工业现场设备的集中管理和控制。
4.系统集成：FF现场总线可以与其他通信协议和系统进行集成，实现不同系统之间的数据交换和共享。
通过系统集成，可以实现数据的一致性和共享，提高工业现场自动化系统的整体性能和效率。
FF现场总线使用使用说明
FF现场总线使用说明书1 引言FF是基于WorldFip North American (FIP)和InterOperable System Project(ISP)的共同利益,而在1994年合并而成的。
1995年,WorldFip欧洲部分也加入了FF。
FF总线由低速(H1)和高速(HSE，High Speed Ethernet)两部分组成。
低速H1部分将ISO/OSI七层参考模型结构简化为物理层、数据链路层、应用层，再加上用户层,形成四层结构。
同时，为了适应以太网技术的发展，现场总线基金会放弃了其原来规划的H2高速总线标准,并于2000年3月29日公布了基于Ethernet的高速总线技术规范(HSE1.0版)。
HSE充分利用低成本的以太网技术，以100M bit/s到1G bit/s或更高的速度运行，它主要用于制造业(离散控制)自动化以及逻辑控制、批处理和高级控制等高速的现场总线网段的互连。
本手册是组态实验室现场总线系统组态的使用说明书，内容包括了使用组态软件，组态一个典型的DEMO现场总线的详细过程。
2 实验室包含的现场总线设备本现场总线实验室是一个典型现场总线控制系统的配置，设备清单如表1所示：网关、网桥、现场总线接口和端子块等部件构成。
现场总线网络上连接的现场总线设备有两种:一种是总线供电式现场设备，它需要从总线上获取工作电源，总线供电电源就是为这种设备准备的；另一种是单独供电的现场设备，它不需要从总线上获取其工作电源。
常用的现场总线设备有温度变送器、压力(差压)变送器、流量变送器、液位变送器和调节阀等。
这些现场设备不仅有信号变换功能，而且还有组态运算及控制功能。
终端器是连接在总线末端或末端附近的阻抗匹配元件。
每个总线段上需要两个，而且只能有两个终端器。
终端器采用反射波原理使信号变形最小，它所起到的作用是保护信号，使它少受衰减与畸变。
有时，将终端器电路内置在电源、安全栅、PC接口卡和端子排内。
FF总线简介
引言基金会现场总线(foundation fieldbus)通常称为FF现场总线,它分为H1和H2两种总线。
它分为H1和H2两种总线。
H1采用符合IEC 61158-2标准的现场总线物理层;H2则采用高速以太网为其物理层。
H1现场总线物理层的主要电气特性如下：采用位同步数字化传输方式;传输波特率为31.25kbps;驱动电压9~32VDC;信号电流±9mA;电缆式屏蔽双绞线;接线拓扑结构可采用线形、树形、星形或者符合形;电缆长度≤1900m(无中继器时);分支电缆的长度30~120m;挂接设备数量≤32台(无中继器时);可用中继器≤4台;适用防爆方法有本质安全防爆方法等。
一、FF现场总路线安装和测试要点赛科项目的现场总线使用经验表明现场总线回路故障的主要原因之一是来自网段上的干扰，而干扰的主要原因是现场总线网段和总线设备的不良安装，赛科项目的经验是：①现场总线网段对绝缘要求很高，为了防爆和防止总线回路受潮，规定采用增安型(EExe)接线箱，电缆穿入接线箱时使用防爆电缆时使用防爆电缆密封接头。
采用FF总线专用端子块与各总线现场设备连接。
每个总线专用端子块具有短路保护作用，短路时指示灯亮，保证一个支路短路时不影响其它支路的正常工作，短路保护器将限制每支路的短路电流不超过60mA。
②电缆屏蔽层的连接注意事项。
在现场总线设备上，支线电缆的屏蔽线要剪断，并要用绝缘带包好，不能与表壳接地螺丝连接。
各段总线电缆的屏蔽线应在接线箱内通过接地端子连接起来，屏蔽线只能在机柜侧(marshalling)的端子接地，中间任何地方对地绝缘要良好，不能有多点接地情况，这样可以起到防止静电感应和低频(50Hz)干扰的作用。
如果干线电缆是多芯电缆，则不同总线网段的分屏蔽线不应在接线箱(JB)内被互相连接在一起，也不能与总屏蔽线连在一起。
③现场总线电缆和现场设备安装之后应该经过严格测试，电缆线间绝缘电阻，对地绝缘，线间和对地电容以及总线信号的波形测试等应该符合FF基金会总线系统工程指南中的技术要求，各端子的连接必须紧固。
FF总线简介
FF（Fieldbus Foundation）现场总线简介FF总线系统体系结构FF现场总线基金会是由WORLDFIP NA（北美部分，不包括欧洲）和ISP Foundati on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 etherne t 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。
HSE总线成功地采用CSMA/CD链路控制协议和TCP/IP传输协议，并使用了高速以太网IEEE802.3μ标准的最新技术。
FF现场总线的技术简介
手动ML； 开关输入DI； 开关输出DO；偏置增益BG；
PID，PI，I控制PID；
比率RA
FF公布十九个先进功能块：
复杂摸出；复杂开出；脉冲输入；输入选择；运算；
积算； 分离器；算术运算；信号特征；装置控制；
摸拟报警； 死区；定时；超前滞后补偿；摸拟接口；
步进PID；SP发生器；开关报警；开关接口
FF信号：曼彻斯特双相-L编码
A时钟 B数据10110010 曼彻斯特码A+B
N+ N-
N- N+
N+ N- N+ N-
前同步信号10101010
起始符1N+N-10N-N+0 结束符1N+N-N+N-101
FF信号波形图
0.75-1Vp-p9-32Vdc t来自FF现场总线连线示意图
交流电源 主配电电源系统 电源调整器
与DCS软件版本一致。 FF阀门定位器提供PID、AO、DI功能块，自诊断和LAS功能，必须通过ITK
互操作性测试，应与DCS软件版本一致。 复杂控制PID功能或复杂计算功能，应由DCS完成。 FF现场总线系统应遵循IEC61158标准规范的规定。 FF现场总线系统仪表信号电缆必须对地隔离。
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
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现场总线的设计和应用
FF现场总线的设计和应用FF现场总线采用了基于半双工串行通讯的设计原理。
它使用了双绞线作为传输介质以及标准电压电流进行数据传输。
FF现场总线采用了分时多路复用的技术，将不同设备之间的通讯分为不同时间片进行交替传输。
这种设计原理可以有效减少通讯冲突和干扰，并提高总线的通讯速度和可靠性。
1.工业自动化：FF现场总线在工业自动化系统中广泛应用。
它可以实现从传感器到执行器的设备之间的数据交换，如温度传感器、压力传感器、电机控制等。
通过FF现场总线，可以实现设备之间的实时数据传输和控制指令的下发，提高生产过程的可操作性和效率。
2.油田领域：FF现场总线在油田领域的应用较为广泛。
从油井的数据采集到管道的监控和控制，FF现场总线承担着重要的角色。
它可以实时采集油井的数据，如压力、温度、液位等，并将数据传输给中央控制系统进行分析和处理。
同时，FF现场总线还可以控制油井的开启和关闭，提高油田生产的自动化程度。
3.电力系统：FF现场总线在电力系统中也有较多的应用。
它可以用于电力设备的监控和控制，如变压器、开关柜、电站等。
通过FF现场总线，可以实现对电力设备的实时监测，及时发现设备故障并进行处理。
同时，FF现场总线还可以实现设备之间的数据交换和控制指令的下发，提高电力系统的可靠性和安全性。
4.化工工艺：在化工工艺生产中，FF现场总线也发挥着重要的作用。
它可以实现对化工生产过程中的设备监控和控制，如压力容器、反应釜、泵阀等。
通过FF现场总线，可以及时监测化工设备的工艺参数，如温度、压力、流量等，并根据需要进行控制调整，提高化工生产的安全性和效率。
总结FF现场总线作为一种高效可靠的通讯协议，广泛应用于工业自动化、油田、电力系统和化工工艺等领域。
它的设计原理基于半双工串行通讯，采用了分时多路复用的技术，具有通讯速度快、传输可靠等优点。
通过FF现场总线，可以实现设备之间的实时数据交换和控制指令的下发，提高生产过程的可操作性和效率。
FF现场总线的配电与短路保护及其防爆范本（四篇）
FF现场总线的配电与短路保护及其防爆范本配电与短路保护是工业现场中非常重要的安全措施之一，而在一些特殊环境中，例如爆炸性环境中，防爆性能的确保更是至关重要。
本文将介绍FF现场总线的配电与短路保护以及防爆范本。
1. FF现场总线的配电与短路保护：FF现场总线是一种用于实现现场设备之间通信的数字通信总线技术。
在FF系统的配电与短路保护方面，以下是一些关键要点：a. 电源选择：FF系统的电源供应应选择可靠的稳定性高的电源，以确保设备正常运行。
一般情况下，应使用稳压稳流电源，并采取过电压保护、过载保护等措施，对电源进行监控。
b. 电缆选择：在FF系统中，应选择质量好、传输性能优异的电缆，以确保信号传输的稳定性和可靠性。
电缆的选择要考虑电缆的材质、电缆的屏蔽性能、电缆的传输距离等因素。
c. 短路保护：针对FF系统中的短路情况，应选择适当的短路保护器件。
在FF系统中，可以使用短路保护电源模块来保护设备免受短路的损害。
这些模块能够检测短路情况并及时切断电源，保护设备的安全运行。
d. 信号隔离：为了保护FF系统的稳定性，应对信号进行隔离处理，即使用隔离模块对信号进行处理和转换，以防止干扰信号的干扰和传递。
2. FF现场总线的防爆范本：在爆炸性环境中使用FF系统时，防爆性能的确保非常重要。
以下是FF系统的防爆范本要点：a. 设备选择：根据现场实际情况，选择符合防爆要求的设备。
这些设备应具有符合防爆标准的认证，例如ATEX认证等。
选用具备防爆性能的设备可以有效降低爆炸风险。
b. 密封保护：在FF系统的安装过程中，应根据实际需求对设备进行密封保护。
这可以通过使用密封装置、密封接头等方式实现。
保持设备的密封性可以有效防止爆炸性气体进入设备内部。
c. 接地保护：在FF系统中，正确的接地保护是防止静电积聚和火花引起爆炸的重要措施。
确保设备和系统的接地良好，可以有效地防止静电带来的安全隐患。
d. 温度控制：爆炸性环境中的温度控制非常重要。
FF现场总线
内容提纲
一．基金会现场总线系统概述 二．基础知识 三．系统实施过程 四．系统硬件配置 五．系统组态 六．系统调试 七．工程实例
FF现场总线工程工作流程
• 项目定义 • 工厂工程设计标准 • 设备规格书 • 供应商投标说明书 • 现场总线网段设计 • 工程图 • 接线方式 • 组态 • 项目时间安排 • 调试与开车
• 以H1模块或者HSE模块形式接入
– ABB AC800F – Emerson DeltaV – Microcyber NCS4000
FF现场总线现场设备
• 符合FF现场总线标准，具备FF“设备认证”标志 • 具备所需功能块 • 具备设备诊断功能 • 具备总线供电，要求10-30mA电流和9-32V电压 • 具备本质安全特性，通过国家认证测试 • 极性不敏感-快速、安全的现场连接
FF现场总线设备描述技术
设备描述（DD,Device Description）：为主机系统提供 现场设备的一种清晰、明确的描述
来自A厂家的设备 来自B厂家的设备
设备描述
现场总线 主机
用户只需要用一种版本的用户界面程序就能在主机上操作不同厂家的设备
FF现场总线设备描述技术
值、精度 工程单位
变量名称
1) 通 信 数 据 清 单 2) 流 程 图 表 数 据 清 单 3) 报 表 格 式 4) 功 能 键 设 定 5) 组 别 设 定 6) 趋 势 图 组 别 设 定
里程碑
B
由供方提供
软件生成 系统实行 内部测试 工厂验收
1) 回 路 图 2) 接 线 箱 端 子 设 定
工厂验收步骤
交付
工程设计标准
– 1对多 – buffered/network-scheduled/unidirectional(BNU) – 用于功能块之间通讯
FF现场总线的配电与短路保护及其防爆模版
FF现场总线的配电与短路保护及其防爆模版FF现场总线是一种用于工业自动化领域的数字通信协议，它能够实现工控系统中各个设备之间的高效通信和数据传输。
配电和短路保护是FF现场总线系统中非常重要的一部分，它能够保证系统的稳定性和安全性。
接下来将详细介绍FF现场总线的配电与短路保护以及相应的防爆模版。
1. 配电系统配电系统是FF现场总线系统中的一个重要组成部分，它负责将电源供应到各个设备和模块，并提供相应的控制和保护功能。
在FF现场总线系统中，配电系统需要满足以下要求：1.1 安全性配电系统需要具备良好的安全性，防止电流过载、短路以及其他可能的故障。
为了实现这一点，配电系统应该采用合适的保险丝或断路器，以及相应的熔断器。
此外，还可以采用瞬态电压抑制器来保护设备免受过高的电压损害。
1.2 可靠性配电系统需要具备良好的可靠性，以确保系统的正常运行。
为了实现这一点，配电系统应该采用优质的电缆和连接器，以及高品质的电源模块。
1.3 灵活性配电系统需要具备良好的灵活性，以适应不同的应用需求。
为了实现这一点，配电系统应该具备可调节的电流和电压输出，以及可自定义的保护参数。
2. 短路保护短路保护是FF现场总线系统中的一个重要功能，它能够防止电流过大而导致设备损坏或火灾等安全事故。
在FF现场总线系统中，短路保护需要满足以下要求：2.1 快速响应短路保护需要能够快速地检测到短路故障，并采取相应的措施进行保护。
为了实现这一点，短路保护应该具备快速的响应时间，一般应在毫秒级别。
2.2 可靠性短路保护需要具备良好的可靠性，以确保系统的正常运行。
为了实现这一点，短路保护应该采用高品质的保护设备，如熔断器或断路器，并且需要经过严格的测试和验证。
2.3 自动恢复短路保护应该具备自动恢复的功能，以便在短路故障排除后，系统可以自动恢复正常工作。
为了实现这一点，短路保护应该具备自动重启或复位的功能。
3. 防爆模版由于FF现场总线系统中的一些设备可能在易燃或易爆环境中使用，所以防爆模版非常重要。
FF现场总线的设计和应用
FF现场总线的设计和应用FF（FlexRay Fault-tolerant）现场总线是一种高性能、实时性强、容错性好、安全可靠的汽车总线协议。
它被广泛应用于现代汽车电子系统中，为汽车电子控制单元（ECU）之间提供高效的通信和数据交换。
本文将详细介绍FF现场总线的设计原理和应用场景。
1. 高带宽和实时性：FF现场总线通过采用双通道、高速、串行通信方式，实现了高带宽和实时性要求。
其中，每个通道的最大带宽可达10 Mbps，保证了数据传输的快速和可靠性。
2.容错性和可靠性：为了保证通信的可靠性，FF现场总线采用了多种容错技术，如冗余计算、重传机制、状态监测等。
这些技术能够及时检测和纠正通信中的错误，提高系统的容错性和可靠性。
3.灵活性和可扩展性：FF现场总线支持灵活的通信组网结构，通过主从模式和同步控制方式，实现了多个ECU之间的数据交换和消息传递。
同时，FF现场总线还提供了扩展能力，可以根据实际需求添加新的设备和功能模块。
1.高级驾驶辅助系统（ADAS）：FF现场总线可以作为ADAS系统中各个ECU之间的通信方式，实现传感器数据的快速采集和处理。
通过FF现场总线，各个ECU可以实时交换数据和指令，提高驾驶辅助系统的性能和可靠性。
2.发动机控制系统：FF现场总线可以用于发动机控制系统中各个ECU 之间的数据交互和联动控制。
通过FF现场总线，发动机控制单元可以实时监测和调整发动机的工作状态，以提高燃油效率和排放性能。
3.刹车系统：FF现场总线可以用于汽车刹车系统中刹车控制单元和刹车执行器之间的通信。
通过FF现场总线，刹车控制单元可以实时控制刹车执行器的工作，提高刹车系统的响应速度和稳定性。
4.转向系统：FF现场总线可以用于汽车转向系统中转向控制单元和转向执行器之间的通信。
通过FF现场总线，转向控制单元可以实时调节转向执行器的工作，提高转向系统的灵活性和安全性。
综上所述，FF现场总线作为一种高性能、实时性强、容错性好、安全可靠的汽车总线协议，被广泛应用于现代汽车电子系统中。
ff现场总线的特点和在工程中的应用
ff现场总线的特点和在工程中的应用一、FF现场总线的概述FF现场总线是一种数字通信协议，它是Foundation Fieldbus（FF）组织制定的。
FF现场总线在工业自动化领域得到了广泛应用，它可以实现设备之间的数据交换和控制指令传输。
与传统的模拟信号传输方式相比，FF现场总线具有更高的可靠性和稳定性。
二、FF现场总线的特点1. 可靠性高：FF现场总线采用数字通信方式，数据传输稳定可靠，不受干扰。
2. 灵活性强：FF现场总线可以实现多种类型的设备之间的数据交换和控制指令传输。
3. 扩展性好：FF现场总线可以根据需要进行扩展或升级，支持多种不同类型的设备连接。
4. 易于维护：由于采用数字通信方式，故障排查和维护更加方便快捷。
三、FF现场总线在工程中的应用1. 控制系统：在控制系统中，使用FF现场总线可以实现各个设备之间的数据交换和控制指令传输。
例如，在化工厂中，使用FF现场总线可以将各个过程变量（如温度、压力、流量等）传输到控制室的控制系统中，实现对生产过程的监控和控制。
2. 仪表系统：在仪表系统中，使用FF现场总线可以实现各个仪表之间的数据交换和控制指令传输。
例如，在炼油厂中，使用FF现场总线可以将各个流量计、压力计、温度计等仪表的测量值传输到控制室的监视系统中，实现对生产过程的监视和调节。
3. 电力系统：在电力系统中，使用FF现场总线可以实现各个设备之间的数据交换和控制指令传输。
例如，在发电厂中，使用FF现场总线可以将各个变压器、开关柜等设备的状态信息传输到运行监视系统中，实现对电力系统运行状态的监视和调节。
四、FF现场总线在应用中需要注意的问题1. 设备兼容性问题：由于不同厂家生产的设备可能存在兼容性问题，因此在选择设备时需要注意其是否支持FF现场总线协议。
2. 网络拓扑结构问题：在设计网络拓扑结构时需要考虑网络带宽、延迟等因素，并根据具体应用需求进行合理规划。
3. 安全问题：由于FF现场总线采用数字通信方式，数据的安全性需要得到保障。
HART协议和FF现场总线
HART协议开放分类：协议、HART1、HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，是美国Rosement公司于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。
HART装置提供具有相对低的带宽，适度响应时间的通信，经过10多年的发展，HART技术在国外已经十分成熟，并已成为全球智能仪表的工业标准。
HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号，在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA 的音频数字信号进行双向数字通讯，数据传输率为1.2Mbps。
由于FSK信号的平均值为0，不影响传送给控制系统模拟信号的大小，保证了与现有模拟系统的兼容性。
在HART协议通信中主要的变量和控制信息由4-20mA传送，在需要的情况下，另外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议访问。
HART通信采用的是半双工的通信方式，其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变过程中过渡性产品，因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力，得到了较快发展。
HART 规定了一系列命令，按命令方式工作。
它有三类命令，第一类称为通用命令，这是所有设备都理解、都执行的命令；第二类称为一般行为命令，所提供的功能可以在许多现场设备（尽管不是全部）中实现，这类命令包括最常用的的现场设备的功能库；第三类称为特殊设备命令，以便于工作在某些设备中实现特殊功能，这类命令既可以在基金会中开放使用，又可以为开发此命令的公司所独有。
在一个现场设备中通常可发现同时存在这三类命令。
HART采用统一的设备描述语言DDL。
现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性，由HART基金会负责登记管理这些设备描述并把它们编为设备描述字典，主设备运用DDL技术来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口。
FF现场总线应用总结
案例二：电力行业应用
总结词
安全、稳定、远程监控
详细描述
在电力行业中，FF现场总线为变电站和发电厂的自动化控制提供了安全稳定的解决方 案。通过远程监控功能，电力工程师可以实时监测设备的运行状态，及时发现并处理故
障，确保电力供应的稳定性和安全性。
案例三：石油化工行业应用
总结词
防爆、抗干扰、高精度详细描述Fra bibliotek需求。
06
结论
ff现场总线的重要性和价值
灵活性
互操作性
FF总线系统具有高度的灵活性，允许设备 之间进行快速、可靠的通信，适应各种不 同的应用场景。
FF总线系统具有良好的互操作性，使得不 同制造商的设备可以相互连接和通信，降 低了集成成本和复杂性。
可靠性
成本效益
FF总线系统具有很高的可靠性，能够保证 数据传输的准确性和稳定性，减少了故障 和停机时间。
ff现场总线的产生
为了解决传统现场总线存在的不足，ff 现场总线应运而生，它具有高可靠性 、实时性强、传输速率快等优点，被 广泛应用于工业自动化领域。
ff现场总线概述
ff现场总线是一种通信协议，用于工业自动化领域中的现场设备之间的通信。它 采用总线型拓扑结构，通过电缆将各个设备连接起来，实现设备之间的数据传输 和控制。
FF总线系统的成本相对较低，能够降低整 个系统的成本，同时提供高性能和可靠性 。
对未来发展的展望和思考
进一步标准化
随着技术的不断发展，FF总线系 统需要不断进行标准化和改进， 以适应更多的应用场景和需求。
集成化与智能化
未来FF总线系统将更加集成化 和智能化，能够实现更高级的 功能和应用。
安全性与隐私保护
ff现场总线具有高可靠性、实时性强、传输速率快等优点，能够满足工业控制领 域的需求。同时，它还具有互操作性、可扩展性、易于维护等优点，使得不同厂 商的设备可以相互连接、协同工作。
现场总线--FF现场总线
现场仪表概况
Rosemount® 罗斯蒙特 变送器
848T多点温度变送器 Fisher® 费希尔阀门和总
线型数字阀门定位器 (DVC) MicroMotion ® 高准质量 流量计
长兴面临的挑战
玻璃窑炉附近温度可达到90摄氏度，平时 仪表维护人员很难接近现场的仪表对设备进 行检查与维护。
我们期望能有智能的并且稳定的技术能够帮 助我们减少设备维护的成本。
选择FF技术的原因
1. FF技术可以稳定工作在恶劣的工作环境中 2. 大大减少现场维护，维修 3. DCS画面可以显示设备故障状态，减少现场解
决故障的时间。 4. 节省电缆数量，降低工程施工的复杂程度和
材料费用，单台仪表的多点测量，减少了仪 表台件数。
FF技术的优势（二）
使用FF总线后，大大减少了控制部件和控制 机柜的数量，在长兴项目中，只使用了两个 个标准机柜，从而减少了机房的面积。由于 一条总线网段，可以连接10台FF现场变送 器和FF阀门定位器。所以现场与中控室的连 接电缆也大大减少，在长兴项目中，进中控 室的主槽板，仅使用500X200槽板。不仅减 少了材料成本，而且减少了安装工作量，节 省了安装时间。
FF技术的优势（四）
FF技术的现场控制使现场仪表全部具有控制 功能。
在长兴项目中，我们将所有的PID控制功能 模块全部下装到阀门定位器中，现场测量仪 表与控制阀直接通讯，构成控制回路。这样 大大降低了控制器的负荷，由于每个回路都 有各自的运算能力，因此我们将所有的回路 的刷新速度都设置到200毫秒左右，大大缩 短了控制周期，从而提高了控制精度。而控 制器的负荷没有任何增加。
简介FF
它是由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）。
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。
FF现场总线
#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。
网络拓扑结构
通信设备类型
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、网桥。
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现场总线的通信设备与 LAS
主要内容
4.1 4.2 4.3 4.4 概述 物理层 数据链路层 用户层及功能块
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4.5 设备描述DD与DDL 4.6 通信控制器
4.4 用户层及功能块
用户层
报文规范子层 FMS 报文访问子层FAS 数据链路层 DLL
主要内容
4.1 4.2 4.3 4.4 概述 物理层 数据链 设备描述DD与DDL 4.6 通信控制器
4.2 物理层及其网络连接
数据链路层 1 加上前导码、 定界码 2 数据编码 物理层 FF现场总线 H1区域
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1 去除前导码、 定界码 2 数据解码
物理层用于实现现场物理设备与总线之间的连接，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。
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(3) 设备描述(DD，Device Description) 设备描述语言(DDL，Device Description Language）
(4) 现场总线通信控制器与智能仪表 或工业控制计算机之间的接口技术
(5) 系统集成技术
(6) 系统测试技术
FF现场总线概述
场 总 线 Œ早 在 几 年 前 有 关 专 家 就 提 出在 过 程 控 制领域选择 ¦ ¦ Œ开发有中国自主版权的现场总 线 系统 "这一 意 见得 到有 关 部门 的肯 定 Œ已 经列 为/ 九五0重点科 技攻关项目Œ目前项目进展顺 利"
3 FF 现场总线的特点与优势 尽管传感器ö激励器总线网络或基于 £ ¡ ®
的 输 入 ö输 出 和 控 制 网 络 适 合 于 计 数 和 分 类 等 离散的自动化任务Œ 但现场总线与这些设备网 络的不同之处在于Œ它具有对于 °©¤ 控制器和 其 他自 动 化任 务所 必不 可 少的 用户 层 "
不同于私有网络协议Œ¦ ¦ 总线既不被任何 单 个 的 公 司 拥 有 Œ也 不 被 单 个 的 国 家或 标 准 组 织控制" 它是基于 ¯ ³©ö©³¯ — 层通讯模型的开 放的! 可互操作的现场总线Œ其协议规范与 ©³¡ 的 ³ °•• 标准规划和 ©¥£ 的规范兼容" 在围绕 现场总线国际标准的激烈斗争中Œ¦ ¦ 致力于制 订一 个符合 ©¥£ ö©³ ¡ 标 准的国际现 场总线并 加速现场总线的实用化" 由于 ¦ ¦ 遵守 ©¥£ 协 议规划Œ一旦 ©¥£ 国际标准表决通过Œ¦ ¦ 现场 总 线技术与 产品就 将占 领更大 的世界 市场份 额Œ并且成为唯一的现场总线标准" 但是 ‘™™˜ 年 ™ 月 “• 日Œ©¥£ 现场总线的数据链路层和应 用层 ” 个标准被否决Œ意味着在将来一段较长 的 时 间 内 Œ不 会 有 一 个 唯 一 的 数 据 链路 层 和 应 用层标准" 考虑到 ¦ ¦ 众多的支持者! 技术上的 优势和其协议的立足点Œ¦ ¦ 总线仍有望成为将
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内容提纲
一．基金会现场总线系统概述 二．基础知识 三．系统实施过程 四．系统硬件配置 五．系统组态 六．系统调试 七．工程实例
FF现场总线设备类型
• HSE
– 主机设备：运行于控制计算机之上 – 现场设备：可带一定I/O点的设备 – 链接设备：带有H1接口的设备
• H1
– 基本设备：符合基本的FF规范 – 链路主设备：具备LAS功能 – 网桥设备：连接两个网段
最大允许长度1900米
FF现场总线电缆
分支电缆的最大长度
连接仪表数量 19-24 15-18 13-14 分支长度 （本安型） 30m 30m 30m 分支长度 （非本安型） 30m 60m 90m
1-12
30m
120m
FF现场总线通用组件
电缆
接线终端
封盖
接线盒
压盖
FF现场总线网络拓扑结构
控制总线 现场总路线 I/O 接线盒
FF现场总线设备通讯类型
• 客户机/服务器
– 1对1 – queued/user-triggered/bidirectional(QUB) – 用于读写等服务
• 报告分发
– 1对多 – queued/user-triggered/unidirectional(QUU) – 用于报警和趋势服务
• 发布者/订阅者
FF现场总线设备通讯状态
• 离线状态（Offline）
接收PN后进入
• 复制链路参数（LearnLinkVariables）
复制完成后进入
• 等待节点探测（WaitForPN）
接收相应节点地址PN并发送PR后进入
• 等待节点激活（WaitForNodeActivation）
接收节点激活报文后进入
• 在线状态（Online）
里程碑
A
硬 件 设 计 规 格 图 纸 2) 硬 件 清 单 3) I/O 卡 分 配 4) 典 型 回 路 图
软件设计
B
现场总线项目执行过程 : 示例(3/3)
由设计院/工程公司提供
1) 接 线 箱 与 机 柜 要 求 2) 电 线 电 缆 需 求 3) 详 细 安 装 1) 回 路 图
里程碑
B
由供方提供
1) 2) 3) 4) 5) 6)
通信数据清单 流程图表数据清单 报表格式 功能键设定 组别设定 趋势图组别设定
2) 接 线 箱 端 子 设 定
软件生成 系统实行 内部测试
工厂验收步骤
工厂验收 交付
工程设计标准
修改现有的工程标准文件，使它包含FF现场 总线，这是非常重要的。例如：
– 1对多 – buffered/network-scheduled/unidirectional(BNU) – 用于功能块之间通讯
FF现场总线系统时间
• LS-Time
– 链路活动时间，链路开始的相对时间 – 单位为1/32ms – LAS通过TD报文进行同步 – 宏周期的调度使用这个时间
• Application Clock
基金会现场总线 工程指南与应用
沈阳中科博微自动化技术有限公司
内容提纲
一．基金会现场总线系统概述 二．基础知识 三．系统实施过程 四．系统配置与组态 五．系统调试 六．工程实例
FF现场总线系统概述
高速以太网 100Mbps
网关
HSE
H1
低速总线 31.25kbps
阀门
执行器
压力仪表
马达启动
温度仪表
网段设计—网络负载
• 网段负载 会受以下各因素的影响： 工厂的布局 – 距离 (电压降„) – 危险区（防爆措施„） – 控制关联性 风险管理标准约束 执行速度要求 – 宏循环 – 回路/模块执行要求
FF现场总线网段电流计算
设备电流消耗量 (mA)
压力表 温度表 质量流量计 涡街流量计 电磁流量计 pH计 阀门控制器 17.5 17 or 22 11 18.5 11.3 22 26
FF现场总线电缆
采用现场总线专用电缆
电缆种类 A型 B型 C型 D型 特点 屏蔽双绞线 总屏多对双绞线 多对双绞线 单对双绞线 最大流通面积 0.8mm2 0.32mm2 0.13mm2 1.25mm2 电缆总长度 1900m 1200m 400m 200m
没有安装中继器
网段总长度=主干长度+所有分支长度
给总线电缆提供的电压能够高达 32 V 设备电压可以低达9V以保证正常的操作
电源 VPS
电压调节
VPC
T
V1 Iq1 Iq2
V2 Iq3
V3 Iqn
Vn
T
VPS - VPC < 32 v Vn > 9v
现场总线终端
R-C电路
包括一个与100Ω 电阻串联的1μF电容。
防止信号在线缆的终端失真或丢失
端到端
树型 菊花链
分支
网段设计—拓扑结构
• 建议采用树形、分支或混合拓扑结构 树形拓扑结构适用场合 – 改造项目 – 现场设备密度高的特定区域 – 采用高速以太网 分支拓扑结构适用场合 – 首次安装 – 现场设备密度低的特定区域 • 不建议采用菊花链拓扑 – 不适于维护 – 运行状态下，如果不中断其他设备的服务，不能从网段上添加或 者删除设备
基金会现场总线中继器
• 计算网络现场设备数量时，中继器相当于 一个现场设备。
• 它允许接入一个完全等效的新网段，有效 地将网络切分成多个较小的网段。
• 添加中继器后，可以连接新的网段，新网 段的两端都需安装终端器。 • 中继器还可以增加网络带载设备的数量， 最大设备数可达240个。
– 注：在达到物理上的最大设备数之前，可能已经超出主系统和网络调度 的限度。
来自B厂家的设备
现场总线
主机
用户只需要用一种版本的用户界面程序就能在主机上操作不同厂家的设备
FF现场总线设备描述技术
值、精度 工程单位
变量名称
内容提纲
一．基金会现场总线系统概述 二．基础知识 三．系统实施过程 四．系统硬件配置 五．系统组态 六．系统调试 七．工程实例
FF现场总线工程工作流程
项目定义 工厂工程设计标准 设备规格书 供应商投标说明书 现场总线网段设计 工程图 接线方式 组态 项目时间安排 调试与开车
现场总线网段设计
• 替换 传统I/O 分配任务 • 基于经济和标准的原则，将设备分组 • 主要包括：
– 电缆类型选择 – 总线拓扑图方式
– 仪表设备的种类、规格
– 总线供电类型
FF现场总线网段设计
• 极性
– 由于某些现场总线设备对极性敏感，导线极性 很关键。导线极性颠倒，设备可能不工作。
• 接地
• 功能块的标识（TAG） • 功能块的报警（Alarm） • 功能块的趋势（Trend） • 功能块的输入输出（）
• 功能块的量程（SCALE）
FF现场总线设备描述技术
设备描述（DD,Device Description）：为主机系统提供 现场设备的一种清晰、明确的描述
来自A厂家的设备
设备描述
仪表清单和仪表设备规格书 总线网段（Segment)设计 - 技术、负载, 备用容量 P&IDs 及设备回路图 线缆 颜色 和标签的规定 PID 模块的运行位置（在现场的控制） LAS 的后备要求
FF现场总线系统实施原则
• • • • 没有“唯一正确”的实施方法 不存在难点, 仅仅存在“不同思路” 学习和掌握并不需要高昂成本 将FF总线方案的利益最大化的关键：
内容提纲
一．基金会现场总线系统概述 二．基础知识 三．系统实施过程 四．系统硬件配置 五．系统组态 六．系统调试 七．工程实例
现场总线电源
普通的电源供电会吸收回路中的电信号
需要维护恒定电压
电源要用总线电源
电源
Fieldbus
接地，仪表和 总线共地
现场总线电源
每个现场总线网络/网段都需要电源
• 防短路功能
– 采用预先接好线的接线盒实现。
FF现场总线本安配置
• 通常IS现场总线配置的设计必须遵循与非IS 装置同样的原则。 • 两者的主要区别在于维持本质安全时的功 率限制/约束。该限制的标称值为80 mA。 • 对IS应用，电缆应满足如下要求：
– 符合IS电感/阻抗比限制。 – 遵循IS电路在颜色方面的规定。
FF现场总线功能块
HMI H1 Fieldbus FT AI-110 PID-110
FC
AO-110
每个设备： 资源块 变换块 功能块
Process
功能块:
包含基本的自动控制功能 位于现场设备或主机中 可以组态连接并实现确定的控制系统
FF现场总线功能块参数
• 功能块的模态（Mode）
– 尽早进行技术、产品和应用的了解 – 理解并掌握与传统方案的差异 – 建立符合需要的设计标准，文档方式 – 培训操作和维护技术人员 – 对日常工作和维护方法的改进
FF现场总线典型主机系统
• 以工控机插卡的形式接入
– NI Configurator
• 以HSE/H1网关形式接入
– ABB – Softing……
• 以H1模块或者HSE模块形式接入
– ABB AC800F
– Emerson DeltaV
– Microcyber NCS4000
FF现场总线现场设备
• 符合FF现场总线标准，具备FF“设备认证”标志
• 具备所需功能块
• 具备设备诊断功能 • 具备总线供电，要求10-30mA电流和9-32V电压 • 具备本质安全特性，通过国家认证测试 • 极性不敏感-快速、安全的现场连接