现场第13-14次基金会现场总线_FF

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第四章基金会现场总线

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

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

4.1 FF 概述基金会现场总线(Foundation Fieldbus,FF) : 由现场总线基金会开发。1996颁布低速总线标准H1。

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FF系统是为适应自动化系统、特别是过程自动化系统专 门设计的: 1)它可以工作在工厂生产的现场环境下， 2)能适应本质安全防爆的要求， 3)还可通过传输数据的总线为现场设备提供工作电源。 基金会现场总线作为工厂的底层网络，相对一般广域 网、局域网而言，它是低速网段，其传输速率的典型 值为: 31.25kbps,1M bps 和 2.5M bps

FF 现场总线的优点减少接线与安装 易于集成 简化操作和维护灵活的拓朴结构 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

FF主要技术内容(1) 基金会现场总线的通信技术 (2) 标准化功能块(FB,Function Block) 功能块应用进程(FBAP,Function Block Application Process)

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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 通信模型每个具有通信能力的现场总线物理设备都应具有通信模型。 基金会现场总线的核心部分之一是实现现场总线信号的数字通信。功能块应用 与设备描述用户层 应用层 用户层 应用层

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总线报文子层 总线访问子层

通信栈链路层 物理层 链路层

物理层

通信模型的主要组成部分从物理设备构成角度:

FF协议数据的生成

FF 网络通信中的VCR

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在基金会现场总线网络中，设备之间传送信息是通过预先组态好了 的通信通道进行的。这种在现场总线网络各应用之间的通信通道 称之为虚拟通信关系(VCR,Virtual Communication Relationships)。 现场设备应用进程之间的连接是一种逻辑上的连接,一种软连接。虚拟通信关系的类型与应用VCR类型 通信特点 客户/服务器型 排队、一对一、 非周期 报告分发型 排队、一对一、 非周期 发布/预订接收型 缓冲、一对多、 受调度或非周期

信息类型典型应用

初始设置参数或 操作模式

事件通知，趋势 报导

刷新功能块的输 入输出数据向PID控制功能块 和操作台发送测 量值

设置给定值改变 向操作台通告报 模式，调整控制 警状态，报告历 参数，上载/下载。 史数据趋势 报警管理，访问 显示画面。远程 诊断

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

4.2 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。

物理层作为电气接口，一方而接受来自数据链路层的信息， 把它转换为物理信号，并传送到现场总线的传输媒体上， 起到发送驱动器的作用；另一方面把来自总线传输媒体的 物理信号转换为信息送往数据链路层，起到接收器的作用。

FF 物理信号波形基金会现场总线为现场设备提供两种供电方式: 1)总线供电 2)非总线式单独供电 总线供电的场合，总线上既要传送数字信号， 又要由总线为现场设备供电。 物理信号波形如下所示:

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(a)

(b)

(c) 31.25Kbps H1 总线电压模式的信号波形

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(a)

(b)

(c) 31.25Kbps H2 总线电压模式的信号波形