FF现场总线的设计和应用
基金会现场总线(FF)现场设备的设计与应用
测
试
技
术
Ｔ ｔＴ ｅｓ ｅｃｈ ｎｏｌ ｇｙ ｏ
在 进 行 基 金 会 现场 总 线 现场 设 备 次 ） 从 体 系 结构 中省 略 出去 。 ， 的设 计之 前 ，必 须 先 了解 基 金 会 现 场 总 线 （ Ｆ） 构 。 它 如 图 １所 示 ， Ｆ 结
订 是 以 Ｉｃ ｉＡ 关 标 准为 基 础 的 。 Ｅ／ Ｓ 有 例
如：Ｆ Ｆ报 文 规 范 （ Ｍ 和 Ｆ Ｆ Ｓ） Ｆ防 问 子 层 （＾ 、以 及 Ｆ Ｆ ｓ） Ｆ数 据 链 路 层 （ Ｌ 都 是 Ｄ Ｌ） 以 Ｉ ｃ标 准 草 案 为 基 础 ： 物 理 层 （ Ｈ Ｅ Ｐ Ｙ） 是 以 Ｉ Ｃ导 线 媒 体 标 准 为 基 础 。 此 外 ， Ｅ Ｆ Ｆ结 构 中 将 通 用 的 非 关 键 （ 刻 ） 间 苛 时 的 应 用 （ 文 件 传 递 、电 子 邮 件 之 间 层 如
Ｄ 。 现 场 总 线 基 金 会 正 是 立 足 于 这 种 方 创 建 设 备 描 述 （ Ｄ） 法 ，而 制 定 了 贯 彻 Ｆ Ｆ现 场 总 线 的 一 系
歹Ｕ 议 。 协
・ 组 合功 能块 和 算法 ；
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１ １设 备 的 可 互 操 作 性 ．
包 括
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基金会高速现场总线FF-HSE分析与应用研究
基金会高速现场总线FF－HSE分析与应用研究1前言基金会现场总线（FF）是专为过程自动化而设计的通讯协议。
FF 现场总线最初包括低速总线H1（速率为31.25kbps）和高速总线H2（速率为1Mbps 和2.5Mbps）两部分。
但随着多媒体技术的发展和工业自动化水平的提高，控制网络的实时信息传输量越来越大，H2 的设计能力已不能满足实时信息传输的带宽要求。
鉴于此，现场总线基金会放弃了原有H2 总线计划，取而代之的是将现场总线技术与成熟的高速商用以太网技术相结合的新型高速现场总线-基金会HSE（High Speed Ethernet）现场总线，并于2000 年3 月发布了HSE 的最终规范。
2通信结构和网络拓扑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。
2.1通信结构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，形成6 层的通信模型。
HSE 的通信结构和模型分层的对应关系如图21 所示。
HSE 的结构是一个增强型的标准以太网模式。
底层采用标准以太网IEEE802.3μ的最新技术和CS-MA/CD 链路控制协议来进行介质的访问控制。
TCP/IP 协议是标准以太网的重要协议，它位于网络层和传输层，实现面向连接和无连接的数据传送，并为分布式主机控制协议（DHCP）、简单网络时间协议（SNTP）、简单网络管理协议（SNMP）和现场设备访问代理（FDAAgent）提供传输服务。
HSE 系统和网络管理代理、功能块、HSE 管理代理和现场设备访问代理都位于用户层和应用层中，提供设备的描述和访问、功能块应需添加任何专用设备即可直接连入高速网络，同时也从另一方面增强了HSE 设备的互操作性。
2.2网络拓扑HSE 设备分为4 类：主机设备、链接设备、网关。
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。
如何设计和使用FF总线
如何设计和使用FF总线FF总线是一种用于数据传输和通信的串行总线协议，它被广泛应用于工业自动化领域。
设计和使用FF总线涉及硬件设计和软件编程两个方面，以下是设计和使用FF总线的基本步骤和注意事项。
1.硬件设计：（1）确定总线拓扑结构：根据系统需求确定总线的物理拓扑结构，如线性、星型、环形或混合拓扑。
（2）选择传输介质及物理接口：根据系统需求选择合适的传输介质，如电缆、光纤等，并选择相应的物理接口。
（3）确定主从设备：确定系统中的主设备和从设备，并分配它们在总线上的唯一地址。
（4）确定电气特性：确定总线的电气特性，如总线电压、通信速率等。
（5）确定总线控制电路：设计总线控制电路，包括时钟、使能信号以及总线访问协议的控制。
（6）选择适当的保护电路：为了防止总线电气特性的干扰或破坏，需要设计适当的保护电路，如隔离器、保险丝等。
2.软件设计：（1）确定通信协议：根据系统需求选择合适的通信协议，FF总线协议主要采用串行通信、异步传输和轮询的方式。
（2）定义数据格式：根据系统需求定义数据帧的格式，包括帧头、帧尾、地址、数据长度和校验等信息。
（3）实现主设备控制程序：编写主设备控制程序，包括发送数据帧、接收应答帧、处理异常情况等功能。
（4）实现从设备响应程序：编写从设备响应程序，包括接收数据帧、处理命令、发送应答帧等功能。
（5）实现错误检测和纠正：在数据传输过程中，通过添加校验位、奇偶校验、CRC等方式进行错误检测和纠正。
3.总线使用：（1）总线初始化：在启动系统时，进行总线的初始化工作，包括配置总线控制电路、设置主设备和从设备的地址等。
（2）主设备通信：主设备通过发送数据帧来与从设备通信，包括发送命令请求、读取从设备响应等操作。
（3）从设备响应：从设备接收到主设备的命令请求后，根据命令执行相应的操作，并发送应答帧给主设备。
（4）错误处理：在通信过程中，可能会出现数据错误、丢失、超时等情况，需要及时处理并进行相应的纠正。
FF现场总线系统工程设计
FF现场总线系统工程设计应用黄步余副总工程师中国石化工程建设公司概述现场总线是一种实用技术，智能、开放、数字、多节点通信技术。
现场设备信息采集，PID控制与双向全数字化通信，监视和管理现场设备，降低生命周期成本。
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。
FF基金会现场总线、Profibus现场总线适用于流程工业，已有相当规模应用业绩。
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。
FFEPC承包商②•装置平面图•PFD/P&ID•安全仪表系统说明•工艺控制说明•维护程序•H1网段设计表•仪表数据表/数据库D③A审核FF 现场总线系统设计规定FF 仪表规格书DCS 制造厂审核FF 仪表选型返回FF 参数输入数据库H1网段设计FAT 前数据库FAT 后数据库调整及项目文件A D ⑥⑧（11）EPC•计划进度要求•DCS规格书•系统组成•FF设计要求•人员•供应范围确认•工作分工确认•人员进度•工程条件•FF设计原则•制造厂文件•仪表数据表•I/O点清单EPC•FF设计信息•FF仪表清单和型号•FF功能块分配•FF电缆长度及规格•操作台、辅助操作台、机柜设计要求•复杂回路图•复杂回路说明和功能块•顺序联锁逻辑•流程画面草图•子系统通信规格EPC•FF接线箱表•端子表•通信点表•画面显示数据•报表格式•组显示•趋势显示•流程图画面显示•报警画面显示FF现场总线实施原则现场安装的变送器和阀门定位器采用FF H1通信协议。
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现场总线的配电与短路保护及其防爆（4篇）
FF现场总线的配电与短路保护及其防爆FF现场总线是一种常用于工业自动化系统中的通信协议，它具有高速、可靠的特点，能够支持实时数据传输和控制功能。
为了保证FF 现场总线的正常运行，必须对其进行适当的配电和短路保护，并在需要的场合进行防爆设计。
1. 配电设计在FF现场总线的配电设计中，需要考虑以下几个方面：1.1 供电电源的选择：FF现场总线通常使用24V直流供电。
在选择供电电源时，应考虑其输出电流、稳定性和可靠性等因素。
同时，供电电源应具备短路和过载保护功能，以防止对FF现场总线设备的损坏。
1.2 供电线路的设计：为了保证FF现场总线的稳定运行，供电线路的设计应尽可能短小，并且要经过充分的规划和布线。
供电线路应选用符合国家标准的电线电缆，并具备足够的截面和导电能力。
1.3 供电点的设置：在FF现场总线系统中，通常需要设置多个供电点，以便供应各个节点的电能。
供电点的设置应符合现场布置的特点和要求，以便安装和维护。
2. 短路保护在FF现场总线系统中，短路是一种常见的故障情况。
为了保护FF现场总线设备免受短路故障的影响，需要采取适当的短路保护措施。
2.1 短路保护器的选择：短路保护器应能够迅速切断短路电流，并可靠地保护FF现场总线设备。
常用的短路保护器包括熔断器、短路保护开关等。
选用短路保护器时需要考虑其额定电流和断开能力等参数。
2.2 短路检测和报警：为了及时发现和排除短路故障，FF现场总线系统应配备短路检测和报警功能。
短路检测可以通过检测总线上的电流和电压来实现，一旦发现异常情况，系统应能够及时发送报警信号。
3. 防爆设计在一些特殊的工业环境中，如石油化工等场所，防爆是一个非常重要的考虑因素。
为了保证FF现场总线系统的安全运行，需要进行防爆设计。
3.1 防爆等级的选择：根据不同的工业环境，需要选择适当的防爆等级。
常见的防爆等级包括Exd（防爆器材）和Exi（防爆电器设备）等。
3.2 防爆设备的选择：在FF现场总线系统中，需要选用符合防爆标准的设备和元件，如防爆接头、防爆箱等。
基于FF现场总线的先进控制系统的设计与实现的开题报告
基于FF现场总线的先进控制系统的设计与实现的开题报告一、课题背景随着工业自动化的不断发展和采用现代化控制技术，工业产品的自动化程度越来越高。
在工业自动化生产中，控制系统起着至关重要的作用。
控制系统负责监控生产过程中的各项变量，通过判断加工质量是否合格、设备是否正常运转等监控指标的变化来完成对生产过程的控制与管理。
基于现场总线的控制系统由一系列现场组件和控制器组成。
这种控制系统不仅可以大量减少现场元器件的数量，还能减少现场布线的复杂度。
现场总线它具有较高的性能和可靠性，适应于数据量大、通讯复杂的场合。
在现代化工业智能化控制系统中，基于现场总线的控制系统成为了主流，其应用范围越来越广泛。
二、研究意义现代化工业生产中，控制系统起到了至关重要的作用。
在各个行业，要求控制系统具备高性能，高效率、高可靠性等特点，以保证生产过程的顺利进行。
基于FF现场总线的控制系统，具有数据传输速度快、通讯复杂和可靠性高的特点，大大提高了生产现场的可靠性和控制效率。
因此，对于基于FF现场总线的先进控制系统的设计和实现，具有重要的研究意义和现实意义。
三、主要研究内容和技术路线本研究的主要研究内容是基于FF现场总线的先进控制系统的设计和实现。
具体包括以下几个方面：1、FF现场总线协议的研究和应用。
2、现场控制器的研制和开发。
3、系统的软件设计和实现。
4、系统的测试和验证。
技术路线：1、了解现场总线的基本原理和分类，研究FF现场总线的协议。
2、开发控制器的硬件设计，包括选型、原理图和PCB设计等。
3、软件设计包括控制系统和上位机软件设计，采用C/C++等语言进行开发。
4、完成系统测试和功能验证。
四、预期研究成果本课题预期的研究成果主要包括以下几个方面：1、完成基于FF现场总线的先进控制系统的设计和实现。
2、掌握现场总线协议的研究方法和技术。
3、掌握现场控制器的研发技术，包括硬件设计和软件设计。
4、完成控制系统的测试和验证。
五、预期研究贡献本研究将为先进控制系统的设计与实现提供一种基于FF现场总线的新技术途径，同时也可以为相关领域的研究提供一定的参考和借鉴。
FF现场总线应用总结
FF技术的优势（二） 技术的优势（ 由于采用FF总线技术，使可能在一根二芯屛 蔽线中，双向传输多个数据。例如：连接FF 总线变送器时，不仅可以接受总线变送器的 过程参数信息，而且可以发送总线变送器的 组态信息。因此，仪表维护人员可以在控制 室中修改总线变送器中的量程，可以调零， 甚至可以改变总线变送器的正、负压的方向， 从而大大减少了仪表维护工作量。
FF技术的优势（一） 技术的优势（ 由于FF总线采取数字通信，所以系统可以将 控制功能分散到现场设备中。例如：在单回 路控制回路中，可以将PID调节功能放在控 制回路中的过程参数变送器中，只要段保护 器中的接线正常，即使段保护器与控制器的 通信中断，也不会中断在该段保护器中的控 制回路。在段保护器中的带LAS功能的FF设 备，将自动承担该段总线中的链路调度任务。
总结
枣庄新气体公司的控制系统，其控制回路和 检测回路，全部采用FF总线。其开关量的输 入和输出，除少量需要就地控制的采用FF总 线外，其余均采用Device Net 总线协议。 该系统自2007年10月投产以来，一直稳定、 可靠运行。这也标志着FF现场总线控制技术 在枣庄新气体公司的煤化工装置上的应用获 得了成功。实践证明，FF总线系统完全可以 用于大、中型的煤化工装置上。
应用经验（三） 应用经验（
在FF总线系统中，FF总线型仪表是系统中 的重要一环，其FF总线型仪表的质量，对系 统长期、稳定工作，具有重要影响。所以， 对FF总线型仪表的选型，一定要选择具备 FF总线运行经验的厂家产品。例如FF总线 型阀门定位器，某些厂家的产品使用效果就 很好，不仅调试非常方便，而且能保证长期、 稳定的在线状态。而某些厂家的产品就故障 不断。
应用经验（二） 应用经验（
在FF总线的线路设计中，必须认真考虑主干 保护器。在线路设计完成后，最好使用专用 软件进行核算。其总线的铺设，应尽量远离 高压设备及高压电缆，其总线电缆应尽量使 用A型总线电缆。在施工时，必须小心铺设， 绝对不可破坏电缆外壁。在数字通信中，必 须十分注意干扰问题。
FF现场总线的设计和应用
2 级阀门
2级阀门故障将导致整个系统故障,引起整个装置停车,或其他超过$100K的不可避免损失。但2 级 阀门的过程动态时间允许由故障状态快速恢复,可以是快速修复故障或采取手动控制。相关容器的 材料和能量容量、地理位置,以及此类阀门的操作性能也是必须予以考虑。1级和2级阀门的取决于 针对单个故障所反应出的可操作性。 设计要求: 2 级阀门及其相关的测量设备(变送器)应挂接在只用于控制的同一H1网络上。若服务是独立的,网 段上可以有一个2级阀门和相关的变送器；若服务是关联的,可以有两个1 级阀门,或一个2 级和一 个3 级阀门以及与之相关的变送器。关联意味着两个阀门中的任一个都可以关闭相同的设备(如火 焰加热器的流量)。为确保互操作性,需要考虑如下事项:回路中所有2级现场设备由一个供应商提 供。主机接口插件和所有2级回路的现场设备都应进行单独的互操作性测试。网络的整个寿命周期 内,设备和接口插件的版本都应能够兼容。如有必要,升级应在工厂检修期间进行。
阀门 到 控制器
26
出版方/预定者
在阀门定位器中执行PID 器 到 阀门
28
下放到现场的控制功能
• • • • • • • • PID Input Selector（输入选择） Control Selector（控制选择） RA（比值） Characterizer（特征曲线） Integrator (累计功能) Timer（记时） MAI（多路模拟输入）
等30多种功能块
29
过程安全级别要求
1 级阀门
1 级阀门失效将导致整个系统故障,引起整个装置停车,或其他超过1 千万美元的不可避免的损失。 该类故障可采用常规阀门故障模式。 设计要求: 1级阀门及其相关的测量设备(变送器)挂接在只用于1级控制的同一H1网络上。若服务是独立的,网 段上可以有一个1 级阀门以及与之相关的变送器；若服务是关联的,可以有两个1级阀门以及与之 相关的变送器。关联意味着两个阀门中的任一个都可以关闭相同的设备(如火焰加热器的流量)。 为确保互操作性,需要考虑如下事项:回路中所有1级现场设备由一个供应商提供。主机接口插件和 所有1级回路的现场设备都应进行单独的互操作性测试。网络的整个寿命周期内,设备和接口插件 的版本都应能够兼容。如有必要,升级应在工厂检修期间进行。
5-FF现场总线工程指南及应用
沈阳中科博微自动化技术有限公司 MicroCyber Inc.
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 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
H1
客户机/服务器
1对1 queued/user-triggered/bidirectional(QUB) 用于读写等服务 1对多 queued/user-triggered/unidirectional(QUU) 用于报警和趋势服务
报告分发
发布者/订阅者
1对多 buffered/network-scheduled/unidirectional(BNU) 用于功能块之间通讯
博大精深、细致入微
沈阳中科博微自动化技术有限公司 MicroCyber Inc.
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：
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
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。
博大精深、细致入微
沈阳中科博微自动化技术有限公司 MicroCyber Inc.
FF现场总线电缆
采用现场总线专用电缆
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。
FF现场总线及应用实例
FF现场总线及应用实例l.FF 现场总线特点基金会现场总线(Foundation Fieldbus)通常称为FF 现场总线，它分为HI 和四两级总线。
HI 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。
HI 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. 25kb/s;驱动电压9~32VDC;信号电流土如lA.;电缆型式屏蔽双绞线;接线拓扑结构可采用线型、树型、星型或者符合型;电缆长度小于等于1900m(无中继器时);分支电缆的长度30~12Om;挂界设备数量小于等于32 台(无中继器时);可用中继器小于等于4 台;适用防爆方法有本质安全防爆方法等。
HI 现场总线在一根屏蔽双绞线电缆上完成对多台现场仪表的供电和双向数字通信。
控制系统所配备的HI 网卡通常只负责与现场仪表的双向通信。
而总线的供电则需由专门的FF 配电器完成。
HI 总线以段为单位，每块HI 网卡有两个端口，每个端口连接一个段，而每一段需配一台FF 配电器。
总线的两端还需各配一个终端电阻，以消除高频信号的回声。
2.基于FF 现场总线的球团竖炉控制系统根据FF 总线系统体系结构，结合竖炉造球生产的工艺特点，将竖炉造球控制系统结构设计如下，如图10-2 所示。
整个系统由配料烘干电气控制系统、造球筛分电气控制系统、竖炉本体电气控制系统、成品运输电气控制系统和过程检测(仪表)控制系统等子系统组成。
过程检测(仪表〉控制系统包括若干HI 子系统，采用总线拓扑结构，通过HSEJHl 网关与网络集线器连接;系统中的各电气控制系统由NCS-300OFF 分布式智能I/O 组成，将传统的离散数据和过程控制中标准的4~2 伽lA 模拟仪表信号引人系统，完成安全连锁等功能;各电气控制系统、仪表控制系统和上位机，如操作站(人机接口)、工程师站(组态与诊断)、生产调度(企业资源计划)工作站和管理工作站等，通过工业以太网与网络集线器连接，采取星型拓扑结构。
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在分布式控制系统中的运用
现场总线FF在分布式控制系统中的运用合肥工业大学计算机与信息学院计算机系级方向综合设计报告方向:分布式控制与嵌入式系统课题题目:现场总线FF在分布式控制系统中的应用姓名:专业班级:学号:指导教师:一、设计目的和内容:设计目的:了解分布式控制系统和FF总线,并掌握其通信规程;设计内容:掌握和了解分布式控制系统的结构以及组成,现场总线FF在分布式控制系统中的作用,尝试编写一个符合规约的通信软件。
二、背景知识: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。
这个组织当前有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。
可是正由于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:当前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 F oundation(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经过一种连接装置与H1装置相连接。
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。
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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。
因此，FF现场总线在各个领域中都得到
了广泛的应用和推广。