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基金会现场总线主要技术

现场总线将向着开放系统、统一的标准方向发展这是必然的趋势,现场总线基金会(Fieldbus Foundation)于1996年第一季度颁布了低速总线H1标准,安装了示范系统,这一系统将不同厂商的符合FF协议的仪表互连为控制系统和通信系统,使H1标准开始进入实用阶段。因此本论文将对基金会现场总线这一在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术做重点介绍。

基金会现场总线的最大特色就在于它不仅仅是一种总线,而且是一个系统。是网络系统,也是自动化系统。它作为新型自动化系统,区别于以前各种自动化系统的特征就在于它所具有的开放型数字通信能力,它使自动化系统具备了网络化特征,而它作为一种通信网络,有别于其它网络系统的特征则在于它位于工业生产现场,其网络通信是围绕完成各种自动化任务进行的。

基金会现场总线围绕工厂底层网络和全分布自动化系统这两个方面形成了它的技术特色。其主要技术内容有:

1基金会现场总线的通信技术。它包括基金会现场总线的通信模型、通信协议、通信控制芯片、通信网络与系统管理等内容。它涉及一系列与网络相关的硬、软件,如通信栈软件,被称之为圆卡的仪表用通信接口卡,FF与计算机的接口卡,各种网关、网桥、中继器等。它是现场总线的核心基础技术之一。

2标准化功能模块(FB, Function Block)与功能块应用进程(FBAP, Function Block Application Process)。它提供一个通用结构,把实现控制系统所需的各种功能划分为功能模块,使其公共特征标准化,规定它们各自的输入、输出、算法、事件、参数与控制图,并把它们组成为可在某个现场设备中执行的应用进程。便于实现不同制造商产品的混合组态与调用。功能块的通用结构是实现开放系统构架的基础,也是实现各种网络功能与自动化功能的基础。

3)设备描述(DD, Device Description)与设备描述语言(DDL, Device Description Language)。为实现现场总线设备的互操作性,支持标准的功能块操作,基金会现场总线采用了设备描述技术。设备描述为控制系统理解来自现场设备的数据意义提供必需的信息,因而也可以看作控制系统或主机对某个设备的驱动程序,即设备描述是设备驱动的基础,设备描述语言是一种用以进行设备描述的标准语言。

4现场总线通信控制器与智能仪表或工业控制计算机之间的接口技术。在现场总线的产品开中,常采用OEM集成方法构成新产品。已有多家供应商向市场提供FF集成通信控制芯片、通信栈软件、圆卡等。把这些部件与其他供应商开发的、或自行开发的、完成测量控制功能的部件集成起来,组成现场智能设备的新产品。

5系统集成技术。它包括通信系统与控制系统的集成,如通信系统的组态、网络拓扑、配线、网络系统管理、控制系统组态、人机接口、系统管理维护等。这是一项集控制、通信、计算机、网络等多方面的知识,集软硬件于一体的综合性技术。

6系统测试技术。系统测试技术包括通信系统的一致性与互操作性测试技术、总线监听分析技术、系统的功能和性能测试技术。一致性与互操作性测试是为保证系统的开放性而采取的重要措施。一般要经授权过的第三方认证机构作专门测试,验证符合统一的技术规范后,将测试结果交基金会登记注册,授予FF标志。只有具备了FF标志的现场总线产品,才是真正的FF产品,其通信的一致性与系统的开放性才有保障。有时,对由具有FF标志的现场设备所组成的实际系统,还需进一步进行互操作性测试和功能性能测试,以保证系统的正常运转,并达到所要求的性能指标。

 

 

 

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