文档介绍：FF现场总线技术
简介现场总线
现场总线(Fieldbus)是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。是基于现场对象的通信网络与控制系统的集成。它是九十年代刚刚兴起的新一代全分布式控制系统的核心技术。伴随着数字化时代的来临,现场总线控制系统(Fieldbus Control System, FCS)必将取代传统的DCS控制系统,而成为工业自动化的主流。
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)。
它分为H1和H2两级总线。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。
它以ISO/ISO开放系统互连模式为基础,取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模式的相应层次,并在应用层上增加用户层。
应用
这种网络控制系统特别适合于过程自动化生产,它既可以完成全分布式自动化系统的主要功能即对工业生产过程的各个参数进行测量、信号变送、控制、显示、计算等,而它所具有的网络通信能力又使它的各项自动化功能是通过网络节点间的信息传输、连接、各部分的功能集成而共同完成的,更有效、方便地实现生产过程地安全、稳定、经济运行,并进一步实现管控一体化。另外,还可以实现总线供电。
主要技术FF协议结构物理层数据链路层现场总线访问子层现场总线报文规范层
主要技术

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FF协议结构
FF总线系统功能体系结构及火电厂FF总线系统设想框架返回
通过这几年的发展,新的FF总线系统的功能体系结构已经基本形成。结构图如图一所示,体系共分为五个层次。最底层是H1层。它的特点是可以总线供电,可以通过中继器延长电缆距离。网段的调度设备(LAS)可以冗余。可以在仪表中运行功能块,使控制功能分散到现场仪表。可以用于本质安全防爆环境。第二层是HSE层。它是高性能的控制干线,通讯速率达到100Mbit/s。采用标准以太网设备和网络。通过联接设备可以集成H1子系统。HSE可以选择冗余。通过HSE不但能够运行标准的功能块,而且可以运行灵活功能块,以满足批量控制和混合控制的需要。第三层是OPC数据交换层(OPC DX)。在这一层,服务器与服务器之间可以交换数据。从而使数据可以用于支持各种应用软件包。例如,应用于ERP系统,资产管理系统(Asset Management),历史数据处理,最优化算法,数据仓库等。通过OPC Dx还可以与非FF系统进行数据交换。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。
物理层
功能:用于实现现场物理设备与总线之间的连接。
物理层从通讯栈接收消息,并将其转换成物理信号,然后发到现场总线的传送介质之上;物理层也负责这一过程的逆过程。转换工作包括添加和去除前导码、开始定界符与结束定界符。现场总线信号的编码使用曼切斯特双相-L技术。该信号称为“同步序列”,因为始终信息已加于串行数据流之上。数据和时钟信号结合在一起即产生现场总线信号。现场总线信号接收端将时钟周期一半时的上跳沿解释为逻辑“O”,而将下跳沿解释为逻辑“1”。
具体如下图所示
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