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1、自动化与仪表第14卷1999年第1期基金会现场总线的技术和应用FoundationFieldbusTechnologyandApplication张永德北京化工大学自动化系(100029)1基金会现场总线技术采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联基金会现场总线是一种数字式、串行、多OSI的简化模型,即1、2、7层。另外它还增加了点、双向通信系统,它可以将各种现场装置连接第8层—用户层。美国Fisher-Rosemount公司在一起,形成一个局域网(LAN),其本身就可的基金会现场总线包括物理层、通信栈
2、和用户以向整个网络提供应用程序。基金会现场总线程序3大部分,如图1所示。图1开放化系统互联(OSI)和现场总线的模型其中物理层即为开放化系统互联的第1层。通物理层的作用是接受来自通信栈的数据,信栈即为开放化系统互联的第2层到第7层。将其转换成物理(电)信号,然后发送到现场总因为第3层至第6层不使用,所以通信栈的数线的传输介质上。物理层还负责这一过程的逆据链路层就是开放化系统互联的第2层,通信转换。栈的现场总线消息规范和现场总线访问子层就由于物理层规定了信息如何从一个现场装是开放化系统互联的第7层。用户程
3、序在开放置传输到另一个现场装置,因此它包含了信号化系统互联中没有定义,只是在现场总线中规的形式、幅值、连接方式、传输速率、传输距离、定了这个用户层。传输介质、总线挂接的装置数量、电缆阻抗及终1.1物理层端等一系列有关系统安装方面的若干规定。表·1·综述与评论1为基金会现场总线物理层备选方案。表1基金会现场总线物理层备选方案H1(低速)H2(高速)传输速率31.25kbit/s31.25kbit/s31.25kbit/s1.0kbit/s1.0kbit/s1.0kbit/s电压电压电压电压电流电压拓扑总线
4、/树型总线/树型总线/树型总线总线总线电源无DCDC无AC无类别本安本安装置数量2-322-322-322-322-322-32传输距离1900mm1900mm1900mm750mm750mm750mm支线长度120mm120mm120mm无无无1.2通信栈服务,而服务类型由虚拟通信关系(VCR)来描(1)数据链路层(DLL)述,虚拟通信关系好比是电话机上的快速拨数据链路层的作用是保证信息传输的准确号,只要输入一次就可以分配一个快速拨号,以完整,决定何时与那个现场装置进行通信,完成后只要拨通它,就可以和
5、另一个现场装置进行2条现场总线之间通信网桥的管理。数据链路通信。虚拟通信关系有3种类型:层通过一个链路活动调度器(LAS)控制现场装a.客户服务型。用于操作员发出信息的场置对总线的访问。其操作过程可分为5步:合,比如设定值修改、运行方式变更、参数设a.强制数据调度。当确定好的时间来临定、报警确认、设备上载/下载等等。时,链接活动调度器向现场装置发出一个强制b.报告分布型。用于事件通知和趋势报数据,该装置就可以向现场总线的其它装置发告,比如现场装置向操作站发出报警信息,向出信息。数据库发出趋势报告等等。b
6、.活动表维护。所有正确响应令牌的现场c.出版商/认购者。用于发行数据,比如向装置都记录在活动表上,活动表可以添加或删PID功能块和操作站发出变送器的测量信号除某个装置,并通知所有的装置活动表的变化PV。情况。(3)现场总线消息规范(FMS)c.数据链路时间同步。链路活动调度器定现场总线消息规范的作用是允许用户程序时在现场总线上广播时间分布的消息,以便所使用一套标准的消息规范通过现场总线相互之有的装置都有相同的数据链接时间。间发送信息。因此现场总线消息规范必须提供d.令牌传递。链路活动调度器向活动表上通信
7、服务、消息规范和协议。通信服务为用户程所有的装置发出令牌消息,收到令牌时,装置便序在现场总线上进行通信提供了标准化方式,可传送信息。除非特别说明,只采用客户服务器型虚拟通信e.链路活动调度器的冗余。设有多个链路关系来描述,通信服务包括:环境管理、对象表、活动调度器,如果一个失效,另一个立即可以接变量访问、事件、上载/下载、程序调用。消息规替它工作。范采用抽象语言符号1(ANS.1)的语言进行定(2)现场总线访问子层(FAS)义,抽象语言符号1由国际电报与电话咨询委现场总线访问子层是利用数据链路层的调员会
8、于80年代早期编制的。度通信和非调度通信为现场总线消息规范提供1.3用户程序·2·自动化与仪表第14卷1999年第1期用户程序用“块”来定义,利用这些块用户MBS树脂工厂的废水处理设备的工艺流可以组态构成自己的控制系统,事实上不同厂程如图2所示。家实施块功能的程序完全不同,但是对块的特废水处理设备的工艺流程要求自动控制系性描述、参数设定和相互连接的方法是统一的。统完成的任务是:用户程序中经常使用的块有3种:资源块、功能(1)过程控制和监视块
