浅析FF基金会现场总线及应用

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1、浅析FF基金会现场总线及应用TheSimpleAnalysisandApplicationofFoundationFieldBus张金平（中国石化集团第五建设公司，甘肃兰州730060）摘要：说明基金会现场总线的特点及标准，详细介绍了FF总线所挂接仪表数量和连接电缆长度的算法，阐述FF总线本质安全防爆的方法。通过列举该总线的应用实例，说明该总线系统有着广阔的发展前景。关键词：FF现场总线IEC61158-2标准总线配电本质安全防爆Abstract:Thefeaturesandstandardso

2、ffoundationfieldbusareexplained,themethodsofcalculatingthenumbersofinstrumentsandthelengthofthecablesareintroducedindetail,whichconnectstotheFFfieldbus,thewaysofintrinsicsafetyexplosionprotectionareexpounded.Throughtheintroductiontotheexamplesofthisb

3、us,thebroadprospectofthissystemisforecasted.Keywords:FFfieldbusIEC61158-2standardsBuspowersupplyIntrinsicsafetyexplosionprotection0引言生产过程自动化在经历了自动控制、集中控制与分散控制之后，伴随着控制技术、计算机技术、通信技术以及网络技术的快速发展，上世纪八十年代出现的基于现场总线的控制系统在近几年内日趋完善。现场总线技术自推广以来，已经在全世界范围内应用于冶金、汽

4、车制造、石油化工、电力能源等许多领域。1FF现场总线发展概况及目前国际化标准2FF现场总线2.1FF现场总线模型及物理层电气特性基金会现场总线是一种全数字式的串行双向通信系统，用于连接工业现场各种智能仪表设备及自动化系统。作为新型自动化系统，区别于以前各种自动化系统的特征就在于它具有开放型数字通信能力，使得自动化系统具备了网络化的特征，其特征就在于它不仅仅是一种[2]总线，而且是一个系统，它既是网络系统，又是自动化系统。FF现场总线的网络协议是按照ISO/OSI模型建立的，它由物理层、数据链路层

5、、应用层及用户层组成。FF模型结构如图1所示。图1FF现场总线模型FMS的基本功能是面向应用服务，生成规范的应用协议数据。FAS的基本功能是确定数据访问的关系模型与规范，根据不同的要求采用不同的数据访问工作方式。数据链路层位于物理层与总线访问子层之间，为系统管理内核和总线访问子层访问总线媒体提供服务。总线通信中的链路活动调度、数据的接受与发送、活动状态的探测响应、时间同步都是通过数据链路层实现的。用户数据信息在FAS、FMS、数据链路层各层分别加上协议控制信息，在数据链路层还加上帧校验信息后，送

6、上物理层将数据打包，信息帧形成之后，通过物理层转换为合乎规范的物理信号，在网络系统的管理控制下，发送到现场总线网段上。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介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。物理层分为H1和H2两级总线，其中H1符合IEC61158-2标准，支持总线供电和本质[3]安全防爆环境。H1现场总线的主要电气特性是：数据采用数字化、位同步的传输方式，传输波特率为31.25kbit/s，驱动电压为9~32VDC，信号

7、电流是±9mA，电缆型式采用屏蔽双绞线，接线拓补结构可以采用线形、树形、星形及复合形的方式，无中继器时电缆长度应£1900m，分支电缆长度在30~120m范围内，无中继器时设备挂接数不得超过32台，可用中继器数不得超过4台。H2采用高速以太网作为其物理层，传输速率为1Mbit/s和2.5Mbit/s，通信距离分别为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射。2.2FF现场总线配电FF总线的H1网卡分为有源网卡和无源网卡两种型式。在非防爆的应用场合，有源H1网卡可以直接向现场总线配电来驱动现场

8、仪表，不需要额外供电（图2）。如果DCS系统提供的H1网卡是无源的，在这种情况下，FF现场总线的配电就需要采用专门的现场总线配电器（图3）。2.3FF现场总线挂接现场仪表数量和电缆长度的估算各种总线协议对于总线电缆的长度都有不同的要求，根据不同的厂家所提供的不同产品型号，可以计算出总线所挂接的仪表数量和总线电缆的长度。现就以P+F公司KLD2-STR-1.24.400.IEC现场总线配电器为例加以说明。配电能力：24VDC/400mAFF总线变送器耗电：9V/17.5mAFF总线阀门定位器耗电：