_现场总线技术PPT.ppt

HANC 现场总线技术及其应用 第3讲 第3章 几种流行的现场总线 3.1基金会现场总线 3.2Profibus现场总线 3.3 LonWorks 3.4CAN总线 3.5 小节 3.1 基金会现场总线 3.1.1基金会现场总线概述 3.1.2 基金会现场总线通信系统的构成 3.1.3 基金会现场总线网络拓扑 3.1.4 基金会现场总线通信模型 3.1.5 基金会现场总线的功能块 3.1.6 基金会现场总线通信控制器FB3050 3.1.7基金会现场总线的组态 3.1.8一致性与互操作性测试 3.1.9基金会现场总线的应用设计与实例 3.1.1基金会现场总线概述 FF发展的简单回顾 FF的技术特点 FF基金会和FF总线协议的起源 在工业自动化领域，ISP北美分会和World FIP合并成立了现场总线基金会FF（Fieldbus Foundation） ISP 包括Fisher-Rosemount，Smar，E+H，Siemens，Yokogawa等100多家，以德国标准PROFIBUS为基础制定现场总线。 World FIP 包括Honeywell，Allen-Bradley，Elsag Bailey等120多家，以法国标准FIP（Factory Instrumentation Protocol）为基础制定现场总线。 FF基金会汇集了世界著名仪表、自动化设备和DCS制造厂商，研究机构和最终用户。现有基金会成员120余家，以及诸多最终用户组成的顾问委员会。FF的宗旨是促进产生一个单一的国际现场总线标准。 FF标准系列 用于低速，过程自动化中现场设备和控制设备之间的联接的H1（31.25K） 用于高速，制造业自动化或者车间自动化的以快速以太网为基础的FF-HSE FF的技术特点 适用于过程自动化的低速部分FF-H1 支持总线供电 支持本质安全 令牌总线访问机制 内容广泛的用户层 基于以太网的高速部分HSE 支持H1 可实现冗余 支持标准的基本功能模块 3.1.2 基金会现场总线通信系统的构成 通信系统的主要构成部分 功能块应用进程 对象字典（OD）和设备描述（DD） 网络通信 网络管理 系统管理 物理层是传输数据信号的物理媒体与现场设备之间的接口。它为数据链路层提供了独立于物理媒体种类的接收与发送能力。 物理层由媒体连接单元、媒体相关子层、媒体无关子层组成。各层协议、各层管理实体和网络管理代理所组成的通信实体协同工作，共同承担网络通信任务。 3.1.3 基金会现场总线网络拓扑 1. 单网段拓扑 2.桥接网络拓扑 LAS 每个总线段上有一个媒体访问控制中心，称为链路活动调度器LAS,它的功能是： 认知新设备，并将新设备加入到链路中去； 从链路中除去没有响应的设备； 在链路上发布数据链路时间和调度时间； 在调度时间内，轮询那些以缓冲区存储数据的设备； 在调度时间之间，发送优先级驱动的令牌给某设备。 网桥的功能 转发（Forwarding） 置于转发表中，按优先级排队 重发（Republishing） 置于重发表中，缓冲型 重发以转发代替，以支持非调度式的传输 数据链路时间重分布 应用时钟时间重分布 3.1.4 基金会现场总线通信模型 FAS的基本功能是确定数据访问的关系模型和规范，根据不同要求，采用不同的数据访问工作模式； FMS的基本功能是面向应用服务，生成规范的应用协议数据； FMS和FAS的任务是完成一个应用进程到另一个应用进程的描述，实现应用进程之间的通信，提供应用接口的标准操作，实现应用层的开放性。 如某个用户要将数据通过现场总线发往其他设备，首先在用户层形成用户数据，并把它们送往总线报文规范层（FMS）处理，每帧最多可发送251个8位字节的用户数据信息； 然后依次送往现场总线访问子层（FAS）和数据链路层（DLL）； 用户数据信息在FAS，FMS，DLL各层分别加上各层的协议控制信息，在数据链路层还加上帧校验信息（一般为CRC校验码）后，送往物理层将数据打包； 信息帧形成之后，还要通过物理层转换为符合规范的物理信号，在网络系统的管理控制下，发送到现场总线网段上。 3.1.4.1 物理层 低速现场总线H1—31.25Kbps 高速现场总线H2 采用曼彻斯特编码 3种传输介质：双绞线、光纤和射频 H1标准下，使用双绞线，现场设备供电方式可以是总线供电，也可以是自供电 FF协议物理层H1标准 低速总线H1已完成标准制定(IEC1158-2) 用于过程自动化 直流电压供电范围为9-32VDC 不考虑本安时一条总线上可以连接32台仪表 两线制传输，最远传输距离1900米 最多可以加四个中继器 拓扑结构：总线型或树型 3.1.4.2数据链路层 数据链路层DLL(Data Link