第三章基金会现场总线FF,基金会现场总线的现场设备

('第三章基金会现场总线第一节FF概述基金会现场总线，即FoudationFieldbus，简称FF，是过程自动化领域（如化工、电力厂试验系统、废水处理和油田等行业）得到广泛支持和具有良好发展前景技术。其前身是以美国Fisher-Rousemount公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制订ISP协议和以Honeywell公司为首，联合欧洲等150家公司制订WordFIP协议。屈于用户压力，这两大集团于1994年9月合并，成立了现场总线基金会，致力于开发出国际上统一现场总线协议。FF分为低速H1和高速HSE两部分，分别属于IEC标准中两个不同的子集。H1传输速率为31.25kbps，通信距离可达1900m（可加中继器延长），可支持总线供电，支持本质安全防爆环境。HSE传输速率可为10Mbps和100Mbps两种。物理传输介质支持双绞线、光缆、无线发射，其物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码。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便可从众多的设备供应商中选择性价比最高的产品。国内FFH1总线电缆FF现场总线的构成单元-1-第二节FF的主要技术(1)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。(2)标准功能块（FB）与功能应用进程（FBAP）：将控制功能的公共特征划分为标准功能块，由这些功能块构成现场设备的应用进程，便于系统组态、调度和管理等。(3)设备描述（DD）与设备描述语言（DDL）：设备描述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。(4)FF通信与外设（如智能仪表）接口技术：通信控制芯片、通信栈软件、FF圆卡等都有多家供应商提供，根据需要便于功能集成，设计新产品。(5)系统集成技术：包括网络系统与控制系统的集成。(6)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。第三节FF通信模型FF以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上加了用户层。用户层主要针对自动化控制应用的需要，定义了信息存取的统一规则，采用设备描述语言规定了通用的功能模块。FF通信模型(1)物理层采用IEC61158-标准。(2)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和现场总线访问子层FAS。(3)现场总线信息规范子层FMS的基本功能：面向应用服务，生成规范的应用协议数据。(4)现场总线访问子层FAS的基本功能：确定数据访问的关系模型和规范。(5)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。第四节FF现场仪表的功能模块FF规定了基于功能模块的用户应用，不同的功能模块表达了不同类型的应用功能。远DCS中60~80%的基本控制功能是通过设置功能块及其功能块的组合，-2-从而下载到现场总线智能仪表中去的。因此，现场总线智能仪表可以根据不同的被控对象的特性，灵活组合功能块以实现被控对象的控制策略，使其真正成为灵巧的智能仪表。典型的用户功能模块有三类：功能块、资源块和转换块。FF用户应用功能模块一、资源块资源块描述现场总线的设备特征，如设备名称、制造商与系列号。每台设备只有一个资源块。为了使资源块能够表达这些特征，规定了一组参数。资源块没有输入输出参数。它将功能块与设备的硬件特性相隔离，可以通过资源块在网络中反问与资源快相关的设备的硬件特性。资源块也有其算法，可以监事和控制物理设备硬件的一般操作。其算法的执行取决于物理设备的特性，由制造商规定。该算法可能引起事件的发生。二、功能块功能块提供控制系统行为，他的输入、输出参数可通过现场总线连接。各功能块的执行均受精确调度。一个用户程序中可以有多个功能块。FF定义了多个标准功能块，如FF-891定义了用于基本控制的10种标准功能块。功能块名称功能块符号功能块名称功能块符号模拟量输入AI离散输出DO模拟量输出AO手动装载ML偏差B比例微分PD控制选择器CS比例积分微分PID离散输入DI比率系数RAFF-891功能块定义此外，还定义了用于高级控制的19中标准功能块。功能块名称功能块名称功能块名称功能块名称-3-脉冲输入死区运算信号特征复杂输出算术运算积分定时复杂开关出步进输出模拟报警模拟接口分离器设备控制开关量报警开关量接口超前滞后补偿设定值程序发生输入选择FF-891用于高级控制的功能块定义FF也允许各制造商有自己独特的功能块，但要有DDL（设备描述语言）来保证不同厂商的产品在同一总线上具有可互操作性。三、转换块转换块按所要求的频率读取传感器中的硬件数据，并将其写入到相应的待读取这一数据的硬件中。它不含有运算该数据的功能块，这样百年与把读取、写入数据的过程从制造商的装有物理I/O特性中分离出来，提供功能块的设备入口，并执行一些功能。转换块包含有量程数据、传感器类型、线性化、I/O数据表示等信息。它可以加入本地读取传感器功能块或硬件输出功能块中，通常每个输入或输出功能内部都会有一个转换块。-4-',)