基于FF现场总线的FCS系统研究

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1、塑堑盔堂堕±堂堡堡羔————————————————．L摘要觇场总线控制系统(FCS)是近年来控制系统发展方向。传统的DCS系统盎过几十年的发展，现在已经到达了一个相当完善的程度，但是它存在着几个弱点，其一是控制现场的仪表与DCS的控制站之间仍然采用模拟信号传送传感器的测量值，容易受到干扰；其二是各种DCS系统基本上都是封闭的体系，每一个生产厂家都有自己的的一套体系结构，尽管这些系统都很类似，但是它们之间无法互换部件。控制软件也是不可通用的。其三是它的所有控制功能都集中于控制站，未实现彻底的分散化。基于基金会现场总线协议

2、FF的现场总线控制系统则能够较好地解决上述问题。基金会现场总线分低速(FF—H1)和高速(FF—HSE)两部分，并且均被现场总线国际标准IEC61158所采用。由于FF协议的把通信和控制两大部分功能结合在一起，因此协议本身的体系结构复杂。从实现方面来说，虽然FF协议本身是公开的，但是它并不涉及协议的实现，因此有许多有关实现的工作要做i丫本文的工作主要包括以下几个方面：一、对各种现场总线进行研究(第1章)，比较它们的特点和性能，同时分析了FF协议的体系结构。二、开发FF协议H1标准的通信栈(第2、3章)，包括开发符合FF的

3、H1物理层协议标准的板卡；开发符合FF的H1基本设备规范的数据链路层；开发符合FF的H1链路主设备规范的数据链路层：开发符合FF的Hl协议的应用层，以及与之相关的网络管理和系统管理程序—锰实现中硬件上采用符合Hl协议的低功耗、本安等技术；软件实现上采用RTOS、特殊的内存分配管理技术。作为与上位机的接口，实现了驱动程序和opc接口“三、开发FF协议Hl标准的用户层协议(第4、5章)，并实现了功能块并应用到仪表开发中。作为应用实例，开发成功符合FF协议的智能温度变送器，以及FF的PC接口卡，并与包含PID、AO功能块的执行

4、器组成小型试验温控系统，以验证FCS系统的可行性。浙江大学博士学位论文四、五、研究FF—HSE协议(第六章)，开发出其中下层的以太网实体中的部分协议，如UDP、IP、ARP、RARP等。并对提高采用HSE的系统的性能提出～些方法。对以H1和HSE设备为手段构造各种大小规模的FCS系统的可行性做一分析(第七章)，提出与DCS混合的FCS系统的方案，以解决过渡阶段的系统的结构问题。关键词：FF现场总垒学制系统；FF通信栈；H1；HsE／塑堑盔堂盟主堂垡堡羔—————————————————坐一AbstractFieldbus

5、controlsystemisthetrendofcontrolsystem．ThroughworkedquitewellthetraditionalDCSsystemstillhavesomeweakness：First．thecommunicationbetweentheinstrumentandthecontrolstationottheDCSusinganalogsignalanditmaybeeasilydisturbed．Second，allkindsofDCSsystemsareclosedtoeachot

6、herforeverymanufacturerhastheirownsystemarchitecture．Theycarl’tinterchangethecomponentsbetweenmere，neitherthecontrolsoftware．The3rdweaknessisthatallofitscontrolfunctionsarecentralizedinthecontrolstationsandiSregardedtobedangerous．Thefoundationfieldbusdiscussedint

7、hisPaDerisagoodsolutiontotheseDroblems．Thefoundationfieldbusprotocolincludeslowspeedstandard(FF—HI)andhighspeedstandard(FF．HSE)．BothofthesetwostandardaretheIECstandards．Thesystemarchitectureoftheseprotocolscomplicatedandadvancedduetothecombinationofcommunicationa

8、ndcontrolfunctions．TheimplementationoftheprotocolsiStechnicalsecretthroughtheprotocoliSexoterjc．ThemainresearchWOrkinctudesasfollowing：1．Thesystemarchitectureo