FF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：陈荣学号： ZB0213104班级： ZB02131指导老师：王小英日期： 2014.6.10目录摘要 (3)一、发展历史 (4)二、工作原理 (7)2.1 FF总线H1总线电路和信号形式 (7)2.2 物理层 (7)2.3 链路层 (8)2.4 应用层 (8)2.5 用户层 (9)2.6 协议数据的构成与层次 (9)三、FF现场总线的拓扑结构 (11)3.1 点对点拓扑结构 (11)3.2 树形拓扑结构 (11)3.3 菊花链拓扑结构 (12)3.4 带支线拓扑结构 (13)3.5电缆及通信距离 (13)四、主要产品 (15)五、FF基金会现场总线的应用 (17)5.1 FF总线在汽轮机轴封系统上的应用 (17)5.2 FF总线在温度测点上的应用 (18)六、个人思考 (19)6.1基金会现场总线的十大技术特点 (19)6.2基金会现场总线用户获益的十大源泉 (19)6.3基金会现场总线的五大关键技术 (20)6.4基金会现场总线的五大保障体系 (20)参考文献 (21)FF基金会现场总线摘要随着计算机硬件、软件技术及网络技术的迅速发展，自动化技术也迅猛发展起来，许多控制功能已经被下放到现场级设备中，这使得现场设备间的数据通讯量加大，这种趋势推动了现场总线技术的发展。

现场总线是八十年代末在国际上发展起来的用于制造业自动化、过程自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通信网络。

目前不同国家和厂家已纷纷组成集团发表了各自的现场总线协议标准，市场上出现的现场总线有：FF、Proflbus、LonWorks、CAN、HART、Interbus、ISPFIP、SDS、Devlcenet等等。

在众多的现场总线技术当中，由现场总线基金会组织(Fieldbus Foundation，FF)开发的基金会现场总线在过程自动化领域中得到了广泛的应用。

以基金会现场总线FF为信息通道构成了一种全分布式的自动化系统，其主要功能是对工业生产过程进行测量、信号变送、控制等。

FF于1996年颁布了低速总线Hl标准。

随着以太网技术的成熟，FF又制定了FF HSE(High Speed Ethemet)规范，该规范定义了一种基于高速以太网的现场总线技术。

为实现自动控制系统的控制功能，在H1和HSE应用层之上增加了用户层。

用户层包括了FF所定义的标准化的功能块和功能块应用进程，构成了自动化控制系统中实现控制功能的主要部分。

FF基金会现场总线由于其优良的性能、较高的可靠性和控制功能、诊断功能、管理功能，特别适合于工业过程监控设备的互连，因而越来越受到工业界的重视，并已被公认为应用于过程自动化系统中最具有前途的现场总线之一。

关键字：基金会现场总线协议网络结构应用领域主要产品FF基金会现场总线一、发展历史基金会总线（FF，Foundation Fieldbus）是在过程自动化领域得到广泛支持和具有专有良好发展前景的技术。

其前身是以美国Fisher－Rosemount公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制订的ISP协议和以Honeywell公司为首，联合欧洲等地的150家公司制订的World FIP协议。

屈于用户的压力，这两大集团于1994年 9月合并，成立了现场总线基金会，致力于开发出国际上统一的现场总线协议。

它以ISO/OSI开放系统层上增加了用户层。

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。

由于这些公司是该领域现场自控设备发展方向的能力，因而由它们组成的基金会所颁布的现场总线规范具有一定的权威性。

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 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1 998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 6 1158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。

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。

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1 9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。

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。

但实际上，现场总线系统已经逐步在大型和超大型规模系统中得到采用。

据报道，目前已经在使用的FF总线系统的最大规模已经达到12000台仪表。

我国广西惠州新建的大型石化装置约采用数千台FF 总线仪表，自动化的总投资达到5000万美元。

上海SECCO新建的石化装置也全部采用FF总线技术和仪表，合同金额达到3000万美元。

现在在我国已经安装的FF总线系统已经超过100个，当然大部分是中小系统。

最近报道厦门湘鲁石化有限公司，一期投资为6亿美元。

生产纯净对苯二酸，是世界上第一个在本安区域使用FF总线的PTA工厂。

该系统在本安区域，有161个网段，挂接742台FF总线设备。

另外自备锅炉还有38个网段，挂接173台FF总线设备。

平均一个网段挂接4台设备。

采用的系统是Emerson公司的产品随着现场总线技术的发展，制造商和用户将越来越加深对它的理解。

据预测，到2005年，我国的几个采用FF总线系统的大型石化工程都将投产。

届时，我国安装的FF仪表将达到数万台。

人们对如何进行FF总线系统的设计、调试、组态、维护以及现场总线为用户带来的实际利益都会更加明朗。

因此，随时掌握各种总线的发展状况是十分重要的。

现场总线的发展与计算机通信技术的关系。

随着商用计算机领域的局域通信逐步被以太网(ethernet)垄断，过程控制领域中上层的通信也逐步统一到以太网和快速以太网。

由于因特网的快速发展，人们通过因特网访问控制系统。

进行远程诊断、维护和服务的愿望越来越强烈，因此TCP／IP协议也进入过程控制领域。

实际上我们现在就可以看到通过因特网访问现场仪表的事例。

例如日本MAZRK 公司的数控机床的售后维护已有30％可以通过因特网实施。

但所有这些仅限于故障诊断，维护等实时性要求很低的工作。

工业过程的现场总线控制不会被计算机通信技术取代，因为现场总线与一般计算机通信在功能、要求和结构上有所不同．从功能上讲，计算机通信的基本功能是可靠地传递信息；现场总线的功能有：一是经济、安全、可靠地传递信息；二是正确使用所传信息；三是及时处理所传信息。

从要求上讲，对计算机通信的主要要求是快；对现场总线不仅要求传输速度快，在过程控制领域还要求响应时间短，即实时性要求高，以及巡回时间短，过程控制系统希望最长巡回时间是预先可知的，并小于一定值。

从结构上讲，计算机通信系统的结构是网络状的，从一点到另外一点的通信路径可以是不固定的；而大部分现场总线的结构是线状的，虽然现场总线的拓扑结构可以是总线型、星型、环行、回路型等；但在大多数现场总线中，从一点到另外一点的通信路径是比较固定的。

然而在实时性要求低、被控信息简单的现场环境，例如建筑物自动化等方面，新动向的发展确实值得关注，计算机通信技术正逐步深入到现场控制。

所谓现场总线，按照国际电工委员会IEC61158的定义，是指安装在翩造或过程区域的现场装置之间、以及现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行和多点通信的数据总线。

以现场总线为基础而发展起来的全数字控制系统称作现场控制系统(FCS)．现场总线与传统的控制方式的显著区别在于其通讯方式的不同。

现场总线是用于智能化现场设备和基于微处理器的控制室自动化系统间的全数字化、多站总线式的双向多信息数字通讯的通讯规程。

是互相操作以及数据共享的公共协议。

可以认为，现场总线是通信总线在现场设备中的延伸。

允许将各种现场设备，如变送器、调节阀、基地式控制器、记录仪、显示器、PLC及手持终端和控制系统之间，通过同一总线进行双向多变量数字通讯。

基金会现场总线FF包括低速总线（H1总线）和高速总线（H2总线）两种。

目前H1总线已逐渐成熟，并且已经步入实用阶段，H2总线的应用还有待时日。