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　　基金会现场总线FF 基金会现场总线FF以ISO/OSI开放系统互联模式为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF 通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。用户层主要针对自动化测控应用的需要，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块集。基金会现场总线的主要技术内容包括FF通信协议、用于完成开放互联模式中第2-7层通信协议的通信栈、用于描述设备特性、参数、属性及操作接口的DDL设备描述语言、设备描述字典、用于实现测量、控制、工程量转换等功能的功能块、实现系统组态、调度、管理等功能的系统软件技术以及构筑集成自动化系统、网络系统的系统集成技术 FF的通信模型以ISO/OSI开放系统模型为基础，采用了物理层、数据链路层、应用层，并在其上增加了用户层，各厂家的产品在用户层的基础上实现。FF总线采用的是令牌总线通信方式，可分为周期通信和非周期通信。FF目前有高速和低速两种通信速率，其中低速总线年发表，现在已应用于工作现场，高速协议原定为H2协议，但目前H2很有可被HSE取而代之。H1的传输速率为31.25 kbps，传输距离可达1900m，可采用中继器延长传输距离，并可支持总线供电，支持本质安全防爆环境；HSE目前的通信速率为10 M bps，更高速的以太网正在研制中。FF可采用总线型、树型、菊花链等网络拓扑结构，网络中的设备数量取决于总线带宽、通信段数、供电能力和通信介质的规格等因素。FF支持双绞线、同轴电缆、光缆和无线发射等传输介质，物理传输协议符合IECll57-2标准，编码采用曼彻斯特编码。FF总线拥有非常出色的互操作性，这在于FF采用了功能模块和设备描述语言（DDL， Device Description Language）使得现场节点之间能准确、可靠地实现信息互通 FF由二部分组成：即HI低速现场总线 Mbps及2．5 Mb／s，后改为HSE速率为100 Mb／s。H1与HSE通过FF的连接设备连接。FF是专门为过程自动化即连续控制的过程而设计的，吸收了DCS及HART行之有效的技术，如功能块及DDL(设备描述语言)等技术，所以熟悉DCS的用户使用比较方便，但由于设想十分周到，技术比较复杂。1 FFH1的通信模型FFH1的通信模型参照了OSI参考模型的1，2，7层，另外增加了用户层，这是FF与其他总线通信模型和OSI参数模型见图1。(1)通信原理如果需要将一信息从一处送到他处，必须按照协议规定的格式自用户层经应用层、数据链路层及物理层发送才能奏效。这一过程可用邮寄信件的方式作为譬喻，如要从某地发一信件给其他地方的某人时，可按照邮局规定的方式，将信件放入信封，在信封上根据规定的格式写上地址及收信人，贴上邮票投入信箱即可。若不按照邮局的规定进行，则信件就有可能收不到 物理层与传输介质(电缆、光缆等)相连接规定了如何收发信号和接收信号。数据链路层规定了总线设备如何共享网络，怎样调度通信。应用层分为现场总线访问子层和现场总线个子层，其中FAS规定数据访问的关系模型和规范，在DLL与FMS之间提供服务；FMS则规定了标准的报文格式，为用户提供了所需的通信服务。应用层的任务是描述应用进程，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。应用层规定了设备间交换数据、命令、事件信息和请求应答的信息格式。用户层规定了标准的功能块，对象字典和设备描述，供用户组成所需要的应用程序，并实现网络管理和系统管理。在网络管理中，为了提供一个集成网络各层通信协议的机制，实现设备操作状态的监控和管理，设置了网络管理代理和网络管理信息库，提供组态管理、运行管理和差错管理的功能。在系统管理中，设置系统管理内核、系统管理内核协议和系统管理信息库，提供设备管理、功能管理、时钟管理和安全管理等功能。FF将数据链路层、应用层和用户层的软件集成为通信栈，供软件开发商开发通信栈；通过软件编程来实现。另外再开发专用集成电路及其相关硬件来实现物理层和数据链路层部分功能。这样就能用软硬件相结合的办法来实现FF通信模型。(2)FF通信模型的三大功能FF通信模型作为现场总线设备的物理实体，再通过传输线构成通信网络，按层次分别分为上述物理层等4层；如按功能分别可分为三部分，即通信实体、系统管理内核和功能块应用进程。各部分之间通过虚拟通信关系来沟通信息，即相当于逻辑的通信信道，VCR表示了2个或多个应用进程之间的关系。1)通信实体(Entitg)。由各层协议和网络管理代理共同组成。其任务是生成报文(Message)和提供报文传送服务，是现场总线设备通信的核心部分。层协议的基本目标是构成VCR，网络管理代理，负责管理通信栈，支持组态、运行和差错管理，这些管理信息保存在网络管理信息库中并由对象字典来描述。OD中保存有数据类型、长度等描述信息，为总线设备的网络可视对象提供定义和描述。2) 系统管理内核。系统管理内核在通信模型中位于应用层和用户层。SMK是总线设备的管理实体，负责与网络系统相关的任务管理，支持节点地址分配，应用服务调度、应用时钟同步和应用进程分析。SMK把控制系统管理操作的信息组成对象，存储在系统管理信息库中，并可以通过网络来访问SMIB。SMK支持网络设备管理，在设备运行之前将其基本的系统信息置人SMIB，并分配一个物理设备位号，然后使设备进入初始化状态；在不影响网络上其他设备运行的情况下，使该设备进入运行状态，并根据他的物理设备位号分配节点地址；当设备加入网络以后，可按需设置远程设备和功能块。3)功能块应用进程。功能块应用进程位于应用层和用户层。功能块实现某种应用功能或算法如PID功能块实现PID(比例、积分、微分)控制功能，模拟输入(AI)和模拟输出(AO)功能块分别实现参数输入和输出功能，如将AI，PID，AO功能块的输出端和输入端相连接就可以实现单回路控制策略。FF规定了1O个基本功能块和19个附加功能块，分布在现场总线设备内，供用户组态实现所需控制策略，从而构成全分布式网络控制系统，也就是所谓现场总线控制系统，它与DCS的区别之一就在于DC将所有的控制功能集中在DCS的主机中；而FCS则将60％～80％的一般控制功能分散到现场智能化仪表中去了，这不仅提高了系统的可靠性，而且还使控制更加及时和精确。应用进程(AP)用来描述驻留在设备内的分布式应用，功能块应用进程(FBAP)用来实现用户所需的各种功能，除了功能块对象外，还包括对象字典(OD)和设备描述。设备描述为控制系统理解来自总线设备的数据含义提供必需的信息，为总线设备的互操作性提供了基础。(3)FF的报文结构如某台总线设备要将数据通过现场总线发到其他设备，首先在用户层形成用户数据，再把它们依次送往FMS，FAS及DDL；用户数据在FMS，FAS和DLL各层分别加上各层的协议控制信息，在DLL还加上帧校验信息；最后送往物理层将数据打包，即加上帧前定界码和帧后结束码，再在帧前定界码之前加上用于时钟同步的前导码。信息帧形成之后仍不能发送，还要通过物理层转换成符合规范的物理信号，在网络