现场总线FF在分布式控制系统中的运用.pdf

合肥工业大学

计算机与信息学院

计算机系2008级

方向综合设计报告

方向：分布式控制与嵌入式系

课题题目：现场总线FF在分布式控制系统中的应用

姓名：

专业班级：

学号：

指导教师：

一、设计目的和内容：

设计目的：了解分布式控制系统和FF总线，并掌握其通信规程；

设计内容：掌握和了解分布式控制系统的结构以及组成，现场总线FF在分布

式控制系统中的作用，尝试编写一个符合规约的通信软件。

二、背景知识：

FF（FieldbusFoundation）现场总线简介

FF总线系统体系结构

FF现场总线基金会是由WORLDFIPNA（北美部分，不包括欧洲）和ISPF

oundation于1994年6月联合成立的，它是一个国际性的组织，其目标是建立单

一的、开放的、可互操作的现场总线国际标准。这个组织给予了IEC现场总线

标准起草工作组以强大的支持。这个组织目前有l00多成员单位，包括了全世界

主要的过程控制产品及系统的生产公司。1997年4月这个组织在中国成立了中

国仪协现场总线专业委员会（CFC）。致力于这项技术在中国的推广应用。FF

成立的时间比较晚，在推出自己的产品和把这项技术完整地应用到工程上相对

于Profibus和WORLDFIP要晚。但是正由于FF是1992年9月成立的，是以Fisher

Rosemount公司为核心的ISP（可互操作系统协议）与WORLDFIPNA两大组

织合并而成的，因此这个组织具有相当实力：目前FF在IEC现场总线标准的制

订过程中起着举足轻重的作用。

FF(HSE)现场总线即为IEC定义的H2总线，它由FieldbusFoundation(FF)

组织负责开发，并于1998年决定全面采用已广泛应用于IT产业的高速以太网

（highspeedethernetHSE）标准。该总线使用框架式以太网（ShelfEthernet）

技术，传输速率从100Mbps到1Gbps或更高。HSE完全支持IEC61158现场总

线的各项功能，诸如功能块和装置描述语言等，并允许基于以太网的装置通过一

种连接装置与H1装置相连接。连接到一个连接装置上的H1装置无须主系统的

干予就可以进行对等层通信。连接到一个连接装置上的H1装置同样无须主系

的干预也可以与另一个连接装置上的H1装置直接进行通信。

HSE总线成功地采用CSMA/CD链路控制协议和TCP/IP传输协议，并使用

了高速以太网IEEE802.3μ标准的最新技术。

现场总线基金会自1984年成立以来，经过十年的发展，已经形成了一个开

放的、全数字化的工业通信系统，并在上世纪末开始进入中国市场，推动了中国

的工业自动化技术进步，并开始了大型全区域系统集成的应用。一个开放式的总

线协议，很重要的一点就是有多少设备支持这个协议。否则，这个协议的开放性

就没有意义了。从2001年起，支持FF总线的产品越来越多。据统计，2002年

通过FF基金会认证注册的产品增长了24%，累计达到137种。其中，压力仪表

32种，温度仪表12种，流量仪表19种，物位仪表12种，分析仪表16种，阀

门类仪表30种，高速以太网联接设备5种，调节仪表1中，其他仪表10种。

有10个公司的控制系统能够联接FF总线的H1网段。它们是ABB，Emerson

（Delta-V）；Honeywell（Plantscape，ExperionPKS）；Invensys，Smar（System30

2）；Yamatake（IndustrialDEO），Yokogawa（Centum，Stardom）。

在具体工程方面，截至2002年6月，全球已经安装的FF总线仪表达到

205，000台，已经安装的系统达到4000个。石油、天然气、石油化工、化工领

域的项目数占