FF基金会现场总线.pdf

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1、第五章基金会现场总线FF5.1FF概述5.2FF技术规范5.3FF物理层5.4FF数据链路层5.5FF应用层5.6FF用户层5.7FF通信控制器的接口5.8FF产品的开发5.1FF总线概述•FF（FoundationFieldbus，96年）：主要用于流程工业自动化领域，如化工、电力厂实验系统、废水处理、油田等行业。•FF遵循OSI标准模型，取其3层：物理层、数据链路层和应用层，并在应用层上增加了用户层。FF属于IEC61158国际现场总线标准子集，其开发初衷是希望形成统一的现场总线标准•FF分低速总线H1和高速总线HSE两部分–分别属于IEC标准中两个不

2、同的子集–低速总线H1的通信速率为31.25Kbps（1900m）–高速总线HSE的通信速率为10M,100Mbps•开发和使用FF的目的和意义在于实现工业设备的互操作性和互替换性，用户只要根据系统功能上的需要既可从众多的设备供应商中选择性价比最高的产品。FF总线•CAN总线控制器仅仅定义了物理层和数据链路层的所有功能，即实现了数据通信技术，但构建CAN控制网络还需要应用层协议的定义，如J1939应用协议的支持。•FF则提供了一套较完整的控制网络技术，不仅具有数据通信技术，也定义了控制应用功能的规范内容（应用层与用户层），能够构建分布式控制网络系统。•HS

3、E（HighSpeedEthernet）高速以太网10/100Mb/s，取代了早期的H2总线。•应用层主要以功能块模式定义应用的，互操作性和互替换性易于实现（开放性）。FF通信模型：¾采用OSI-RM中的3层：物理层、数据链路层和应用层，同时增加了用户层。用户层现场总线信息规范子层FMS应用层现场总线访问子层FAS通信栈数据链路层遵循IEC1158-2标准物理层FF通信模型说明：•物理层：采用IEC1158-2标准。•数据链路层和应用层的全部功能统称为通信栈（CommunicationStack）。应用层分为两个子层现场总线信息规范子层FMS和现场总线访问

4、子层FAS。•现场总线访问子层FAS（FieldbusAccessSublayer）基本功能：确定数据访问的关系模型和规范。•现场总线信息规范子层FMS（FieldbusMessageSpecification）基本功能：面向应用服务，生成规范的应用协议数据。•用户层：规定标准的功能模块，对象字典和设备描述，供用户开发应用程序，实现网络管理和系统管理。5.2FF技术规范•FF系统是低带宽通信网络，它把具备通信能力，同时具有测量、控制、计算等多功能的现场设备作为网络节点，由FF总线互联成为网络系统。通过网络上各个节点的操作参数与数据调用，实现信息共享与系统的

5、各项自动化功能。网络节点具备完善的通信与通信控制能力。•通过网络的信息传输与信息共享，可以组成各种复杂的测量、控制、计算等功能的系统，更有效、方便地实现生产过程的安全、稳定、经济运行，为企业网络系统构建低层控制网络Infranet。5.2.1FF主要技术内容•FF通信技术：包括FF通信模型、通信协议、通信控制器、通信网络与管理等。如通信栈软件、FF圆卡、各种网络设备（中继器、网桥、网关等）。•标准功能块（FB：FunctionBlock）与功能块应用进程（FBAP：FBApplicationProcess）：将控制功能的公共特征划分为标准功能块，由这些功能

6、块构成现场设备的应用进程，便于系统组态、调度和管理等。•设备描述（DD：DeviceDescription）与设备描述语言（DDL：DDLanguage）。设备描述技术主要是解决互操作性问题，DD是设备驱动程序，DDL是进行DD的标准编程语言。•FF通信控制器与外设（如智能仪表）接口技术：通信控制器芯片、通信栈软件、FF圆卡等都有多家供应商提供，根据需求便于功能集成，设计新产品。•系统集成技术：包括网络系统与控制系统的集成。•系统测试技术：包括产品一致性与互操作性测试；功能和性能测试；总线性能分析测试等。FF技术内容说明：•数据链路层和应用层的全部功能统称

7、为通信栈（CommunicationStack，FF通信协议），用于完成开放互连模型中第2-7层的通信协议。•功能块用于描述设备特征、参数、属性及操作等功能。•标准DD（产品注册过的制造商）由现场总线基金会以CD-ROM光盘提供给用户。•大量使用了新技术和概念，如基于面向对象设计技术的功能块、动态调度器等。提供网络系统的组态、调度、管理等功能的网络系统软件；自动化系统与网络系统集成技术等。•产品一致性与互操作性测试由第三方认证机构完成，并授予FF产品标志。5.2.2FF通信模型各层相互关系•数据链路层和应用层的全部功能统称为通信栈（Communicatio

8、nStack）。•应用层分为两个子层：现场总线信息规范子层FMS（