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1、FF Beijing Seminar5 Nov. 2009基金会现场总线技术简述基金会现场总线技术简述 ABB XX 曾硕巍曾硕巍控制系统亚太区中国部经理控制系统亚太区中国部经理william-shuowei.zengcn.abb2FF Beijing Seminar5 Nov. 2009FF技术概述技术概述nFF技术概述技术概述FF 通信技术FF 功能块技术FF 设备描述FF 互操作性FF 技术特点nFF技术的最新发展3FF Beijing Seminar5 Nov. 2009国际电工委员会国际电工委员会 IEC 61158 IEC 61158 标准的定义标准的定义现场总线是安装在制造或过程
2、区域的现场设备现场总线是安装在制造或过程区域的现场设备Field Field DeviceDevice与控制室内的自动化控制装置之间的进行与控制室内的自动化控制装置之间的进行 数数字式、多节点、串行通讯的数据总线字式、多节点、串行通讯的数据总线开放性开放性互操作性互操作性降低初始投入降低初始投入 , , 如节省布线如节省布线, ,文档文档, ,调试费用调试费用新一代自动化系统的必备技术新一代自动化系统的必备技术作为一个使能技术作为一个使能技术, ,它支持高端应用解决方案的开发它支持高端应用解决方案的开发 资产管理资产管理 或或 资产优化资产优化进一步降低资产生命周期的运行成本进一步降低资产生命
3、周期的运行成本OPEXOPEX现场总线现场总线 Fieldbus4FF Beijing Seminar5 Nov. 2009APPLICATION应用层应用层 7PERSENTION表示层表示层 6SESSION会话层会话层 5TRANSPORT传输层传输层 4NETWORK网络层网络层 3DATALINK数据链路层数据链路层 2PHYSICAL物理层物理层 1APPLICATION应用层应用层 7PERSENTION表示层表示层 6SESSION会话层会话层 5TRANSPORT传输层传输层 4NETWORK网络层网络层 3DATALINK数据链路层数据链路层 2PHYSICAL物理层物理层
4、 1物理介质用户用户ISO OSI-RM ISO OSI-RM 数据通讯参考模型数据通讯参考模型现场总线通讯协议模型现场总线通讯协议模型5FF Beijing Seminar5 Nov. 2009 现场总线基金会现场总线基金会 组织开发基组织开发基金会现场总线标准金会现场总线标准 Ff, Ff,并使之并使之成为成为IEC 61158IEC 61158总线国际标准之一总线国际标准之一, ,是通讯技术和是通讯技术和DCSDCS技技术的结合术的结合现任主席现任主席 Rich Timoney Rich Timoney官方网站官方网站 fieldbus.org fieldbus.orgFOUNDATIO
5、N fieldbus Ff FOUNDATION fieldbus Ff 基金会现场总线技术基金会现场总线技术FIELDBUS FOUNDATION FF FIELDBUS FOUNDATION FF 现场总线基金会现场总线基金会基金会现场总线基金会现场总线6FF Beijing Seminar5 Nov. 2009现场总线基金会现场总线基金会 现场总线基金会现场总线基金会 历史历史FF 成立于成立于1994年年由北美的由北美的WorldFIP和和ISP两大集团合并而成两大集团合并而成约约350多个著名控制及仪表供应商和最终用户加盟多个著名控制及仪表供应商和最终用户加盟开放互联开放互联基金会现
6、场总线标准基金会现场总线标准 Ff 由现场总由现场总线基金会线基金会 拥有和控制拥有和控制1996年发布年发布FF通信协议第一版通信协议第一版H131.25 KbpsIEC 61158总线国际标准的总线国际标准的 类型类型12000年年11月月1日公布日公布 HSE100 Mbps 高速以太网高速以太网IEC 61158总线国际标准的总线国际标准的 类型类型5IEC 61158：测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线：测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线 n 10种技术类型总线n 由IEC/TC65/SC65C/WG6制定7FF Beijing Seminar5 Nov. 200
7、9FF总线分类及拓扑结构总线分类及拓扑结构FFFF现场总线网络结构包括两种类型现场总线网络结构包括两种类型FF H1,FF H1,用于过程自动化的低速总线用于过程自动化的低速总线, ,通信速率为通信速率为31.25 Kbps,31.25 Kbps,可可以总线供电以总线供电, ,并提供本质安全并提供本质安全.H1.H1的拓扑结构可采用总线型的拓扑结构可采用总线型, ,树树型和菊花链型拓扑结构型和菊花链型拓扑结构, ,在同一网段可以是混合型拓扑结构在同一网段可以是混合型拓扑结构. .FF HSE, FF HSE, 高速现场总线高速现场总线 基于以太网基于以太网, ,通信速率为通信速率为100 Mb
8、ps, 100 Mbps, 支持冗余技术支持冗余技术, ,只有总线型拓扑结构只有总线型拓扑结构HSEHSE和和H1H1之间通过链路设备之间通过链路设备 Linking DeviceLinking Device连接连接8FF Beijing Seminar5 Nov. 2009基金会现场总线基金会现场总线FF通信模型通信模型用户层 基于 IEC 618049FF Beijing Seminar5 Nov. 2009FF HI 网络概览网络概览物理层组成部分物理层组成部分物理层组成部分物理层组成部分: :TransmitterTransmitter接线盒接线盒ActuatorActuatorDCS
9、DCS控制器控制器控制器控制器e.g. Operator Statione.g. Operator StationEthernet CableEthernet Cable电源配电器电源配电器/电源调节器电源调节器DIOTC / RTDTC / RTDFFieldbusieldbus PProcess rocess IInterfacenterfaceDIO H1通讯卡通讯卡 总线电源配电器总线电源配电器/电源调节器电源调节器 电缆电缆 终端电阻终端电阻 接线盒接线盒- 段保护器- 现场总线安全栅 浪涌保护器浪涌保护器终端电阻终端电阻电缆电缆H1 BusH1 BusEthernet Ethern
10、et 以太网以太网以太网以太网10FF Beijing Seminar5 Nov. 2009Control Room EquipmentJunction Box 接线盒Spurs分支Trunk主干线Splices FF H1网络拓扑结构及线缆网络拓扑结构及线缆将设备连接至主干线的电缆线缆 现场总线网络上两个相距最远的设备之间的电缆路径，即主要的现场总线通讯电缆11FF Beijing Seminar5 Nov. 2009H1 网段网段H1 网段网段不同网断上的设备不同网断上的设备FF HSEFF H1 + HSE 网络概览网络概览OPCServer链接设备链接设备Linking Device链
11、接设备链接设备Linking Device操作员站操作员站操作员站操作员站工程师站工程师站工程师站工程师站AMS/AODCS 控制器基于基于基于基于Ethernet Ethernet 的控制网络的控制网络的控制网络的控制网络H1 网段网段12FF Beijing Seminar5 Nov. 2009FF 数据传输的三种方式数据传输的三种方式发布发布/预订预订 定制定制周期性周期性实时实时点对点点对点由由LAS管理管理客户客户/服务器服务器 非定制非定制用户发起用户发起非实时非实时报告分发报告分发 非定制非定制报警和事件报警和事件非实时非实时时间标签时间标签LAS13FF Beijing Sem
12、inar5 Nov. 2009Virtual Communication Relationships Virtual Communication Relationships FFFF网络通信中网络通信中, ,现场设备的信息传送现场设备的信息传送, ,是通过应用进程之间的逻辑是通过应用进程之间的逻辑上的连接进行的上的连接进行的, ,这种通信连接称为虚拟通信关系这种通信连接称为虚拟通信关系 - VCR. - VCR.FF的虚拟通信关系的虚拟通信关系 VCRFCFT发布发布 - 预订预订 VCR客户客户 - 服务器服务器 VCR报告分发报告分发 VCRDevice must open communi
13、cation channels to talk to remote devices14FF Beijing Seminar5 Nov. 2009FFFF通信设备类型通信设备类型按照设备的通信能力按照设备的通信能力,Ff将通信设备分为三种类型将通信设备分为三种类型链路主设备链路主设备Link Master Device：有能力成为链路活动：有能力成为链路活动调度器调度器LASLink Active Scheduler的设备的设备,包括主机包括主机接口或某些其它设备接口或某些其它设备.基本设备基本设备 ：具备基本通信能力：具备基本通信能力,即只能接受即只能接受总线命令作出响应的总线设备总线命令作出
14、响应的总线设备,不具备不具备LAS能力能力.网桥网桥 ：用于连接不同传输速率或不同传输介质的：用于连接不同传输速率或不同传输介质的设备设备,比如将下游各个比如将下游各个H1网段连接在一起的设备网段连接在一起的设备,同时也是同时也是H1和和HSE接口设备接口设备,它必须成为链路主设备它必须成为链路主设备.15FF Beijing Seminar5 Nov. 2009链路活动调度器链路活动调度器 LAS Link Active SchedulerLAS是是总总线线段段的的调调度度中中心心,具具有有总总线线上上所所有有设设备备的的清清单单和和链链路路活活动动调调度度表表,控控制制通通信信介介质质上上
15、数数据据传传输输活活动动,任任何何时时刻刻每每个个总总线段上都只有一个线段上都只有一个LAS处于工作状态处于工作状态LAS功能包括功能包括向设备发送强制数据向设备发送强制数据CD向设备发送传递令牌向设备发送传递令牌PT为新入网设备探测未用地址为新入网设备探测未用地址定期对总线短发布数据链路时间和调度时间定期对总线短发布数据链路时间和调度时间监视设备对传递令牌监视设备对传递令牌PT的响应的响应FFFF链路活动调度器链路活动调度器 FOUNDATION Fieldbus LAS基本设备基本设备链路主设备链路主设备链路主设备链路主设备基本设备基本设备基本设备基本设备基本设备基本设备LASX16FF
16、Beijing Seminar5 Nov. 2009FF H1 FF H1 设备标识设备标识现场设备标识：现场设备标识：设备标识设备标识 由设备制造商提供的序列号由设备制造商提供的序列号 serial number serial number例如：例如： 003453ACME39483847 003453ACME39483847设备位号设备位号 由用户为操作设置由用户为操作设置例如例如: TT-101: TT-101设备网络地址设备网络地址 在网段上的唯一地址在网段上的唯一地址例如例如: 33: 3317FF Beijing Seminar5 Nov. 2009FF H1网段概览网段概览 HI 网段特征网段特征物理层遵循物理层遵循 IEC 61158-2 标准标准 2 线线,多台仪表多台仪表,位同步、双向、数字化通讯位同步、双向、数字化通讯 波特率波特率 31.25 Kbps 网段驱动电压网段驱动电压 9-32VDC. 通讯信号电流通讯信号电流 9mA. 屏蔽双绞线屏蔽双绞线 树型树型、分支型和混合型拓朴结构、分支型和混合型拓朴结构 电缆总长度：电缆总长度： 1900m. 分支电缆长度
