工業(yè)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)11 典型的現(xiàn)場(chǎng)總線-基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線

1、nFoudationFieldbus,簡(jiǎn)稱FF，n前身是以美國Fisher-Rousemount公司為首，聯(lián)合Foxboro、橫河、ABB、西門子等80家公司制訂的ISP協(xié)議和以Honeywell公司為首，聯(lián)合歐洲等地的150家公司制訂的WordFIP協(xié)議。第 7 章 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線第 7 章 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線1994年6月，現(xiàn)場(chǎng)總線的兩大國際組織ISP（Interoperable System Protocol）和北美World FIP (World Factory Instrumentation Protocol) 組織正式合并，產(chǎn)生了現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)（Fieldbus Foundation）

2、。FF的通信模型以ISO/OSI 開放系統(tǒng)模型為基礎(chǔ)，采用了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，并在其上增加了用戶層。FF總線采用的是令牌總線通信方式。 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線在過程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用FF特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)有：1. 實(shí)現(xiàn)了傳輸信號(hào)數(shù)字化，完全替代4一20mA模擬信號(hào)信號(hào)傳輸數(shù)字化使系統(tǒng)精度提高；從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備獲得的信息增加幾十倍，可用于自診斷、系統(tǒng)調(diào)試和管理，提高了系統(tǒng)的有效性；同一電纜連接多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，易于布線、安裝和維護(hù)，增加了可靠性，并且節(jié)省電纜及施工量?；饡?huì)現(xiàn)場(chǎng)總線在過程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用2. 設(shè)備互操作性FF是實(shí)現(xiàn)開放、互操作性最好的現(xiàn)場(chǎng)總線。所謂互操作性是指在系統(tǒng)的同一套組態(tài)環(huán)境下可

3、以無損失地使用來自不同廠家設(shè)備的全部功能，即在同一現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中，遵守FF總線技術(shù)的不同廠商的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和主系統(tǒng)可以混合使用?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的添加和減少不必中斷正在運(yùn)行的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別和判斷。FF總線不僅用于信號(hào)傳輸，也用于系統(tǒng)控制的完成和管理。使用者只需用標(biāo)準(zhǔn)的功能塊直接構(gòu)筑控制系統(tǒng)，而不必去面對(duì)和處理通信問題。基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線在過程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用3. 控制徹底分散在FF總線控制系統(tǒng)中，控制、報(bào)警、趨勢(shì)分析等功能分散在現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)了真正的分散控制，消除了集中控制中局部故障影響整體的隱患。高度智能的總線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分散地完成DCS系統(tǒng)中控制器的功能，弱化甚至省去了集中控制器的層次

4、，降低了設(shè)備費(fèi)用，使控制風(fēng)險(xiǎn)徹底分散，提高了控制系統(tǒng)的自治性和可靠性。第 7 章 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF目前有高速（H2）和低速（H1）兩種通信速率。H1的傳輸速率為31.25kb/s，傳輸距離可達(dá)1900m。H2（很可能）被高速以太網(wǎng)HSE取代，HSE目前的通信速率為10Mb/s 。FF支持雙絞線、同軸電纜、光纜和無線發(fā)射等傳輸介質(zhì)，傳輸信號(hào)采用曼切斯特編碼。7.2 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)7.2.1 通信系統(tǒng)的組成及其相互關(guān)系幾個(gè)概念：n應(yīng)用對(duì)象：n對(duì)象字典（OD Object Dictionary）：基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線采用對(duì)象描述來說明總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式與意義。把這些對(duì)象描述收集在一起，形成對(duì)象字典

5、。n對(duì)象字典由一系列的條目組成，每一個(gè)條目分別描述一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程對(duì)象和它的報(bào)文數(shù)據(jù)。n網(wǎng)絡(luò)可視對(duì)象：是可以通過應(yīng)用層接口進(jìn)行訪問的對(duì)象。它由一個(gè)或多個(gè)AP對(duì)象組成。它們是AP的實(shí)際物理資源的代表。特點(diǎn)nFF采用功能模塊和設(shè)備描述語言 DDL，包括10個(gè)基本功能塊和為先進(jìn)控制規(guī)定的19個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的附加功能塊。n標(biāo)準(zhǔn)化功能塊(Function Block，F(xiàn)B)提供一個(gè)通用結(jié)構(gòu)，把實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)所需的各種功能劃分為功能模塊，使其公共特征標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)定它們各自的輸入、輸出、算法、事件、參數(shù)等，并把它們組成為可在某個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中執(zhí)行的應(yīng)用進(jìn)程(Application Process，AP)。n功能塊的通用結(jié)構(gòu)是實(shí)

6、現(xiàn)開放系統(tǒng)構(gòu)架的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)功能與自動(dòng)化功能的基礎(chǔ)。第 7 章 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線n設(shè)備描述(Device Description，DD)是基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的一個(gè)重要內(nèi)容，它為系統(tǒng)理解來自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)的意義提供必需的信息。第 7 章 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線7.2.1 通信系統(tǒng)的組成及其相互關(guān)系通信參考模型所對(duì)應(yīng)的四個(gè)分層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層、用戶層。物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層、用戶層。按各部分在物理設(shè)備中要完成的功能，被分為三大部分：通信實(shí)體、通信實(shí)體、系統(tǒng)管理內(nèi)核、系統(tǒng)管理內(nèi)核、功能塊應(yīng)用進(jìn)程。功能塊應(yīng)用進(jìn)程。各部分之間通過虛擬通信關(guān)系（VCR，virtual communicatio

7、n relationship）來溝通信息。 7.2.1 通信系統(tǒng)的組成及其相互關(guān)系1通信實(shí)體通信實(shí)體 通信實(shí)體由各層協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)管理代理共同組成。層協(xié)議的基本目標(biāo)是要構(gòu)成虛擬通信關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)管理代理則是要借助各層及其層管理實(shí)體，支持組態(tài)管理、運(yùn)行管理、出錯(cuò)管理的功能。 7.2.1 通信系統(tǒng)的組成及其相互關(guān)系2系統(tǒng)管理內(nèi)核系統(tǒng)管理內(nèi)核（SMK，system management kernel） 在模型分層結(jié)構(gòu)中只占有應(yīng)用層和用戶層的位置。確立本設(shè)備在網(wǎng)段中的位置，協(xié)調(diào)與網(wǎng)絡(luò)上其他設(shè)備的動(dòng)作和功能塊執(zhí)行時(shí)間。它的任務(wù)是在設(shè)備運(yùn)行之前將基本的系統(tǒng)信息組態(tài)到它自己的SMIB（system manageme

8、nt information base）中。 7.2.1 通信系統(tǒng)的組成及其相互關(guān)系3功能塊應(yīng)用進(jìn)程功能塊應(yīng)用進(jìn)程（FBAP，function block application process） 在模型分層結(jié)構(gòu)中位于應(yīng)用層和用戶層。功能塊應(yīng)用進(jìn)程主要用于實(shí)現(xiàn)用戶所需要的各種功能。 7.2.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?單鏈路拓?fù)鋯捂溌吠負(fù)?n 所有的鏈路需要有且僅有一個(gè)鏈路活動(dòng)調(diào)度器(LAS-Line Active Scheduler)。n 能夠成為L(zhǎng)AS的設(shè)備被稱作鏈路主設(shè)備（Line Master Device），所有其他設(shè)備被稱為基本設(shè)備（Basic Device）。n 如果基本鏈路主設(shè)備沒有贏得投標(biāo)

9、，它將指示贏得投標(biāo)的鏈路主設(shè)備把LAS角色傳遞給它。 7.2.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?.2.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?橋式網(wǎng)絡(luò)橋式網(wǎng)絡(luò) 對(duì)于具有不同速度和介質(zhì)類型的鏈路，可以用橋把它們連接在一起，形成多鏈路網(wǎng)絡(luò)或橋式網(wǎng)絡(luò)。橋中互相協(xié)調(diào)的路線表形成一個(gè)擴(kuò)展樹。數(shù)據(jù)流只有兩個(gè)方向，一個(gè)是流向根節(jié)點(diǎn)，另一個(gè)是離開根節(jié)點(diǎn)。擴(kuò)展樹中的每一個(gè)橋有一個(gè)根端口和一個(gè)或多個(gè)下游端口。如果橋包含有不作為L(zhǎng)AS的下游端口，那條鏈路以及它的所有下游鏈路操作時(shí)使用的數(shù)據(jù)鏈路時(shí)間，與數(shù)據(jù)鏈路時(shí)間主設(shè)備分發(fā)的數(shù)據(jù)鏈路時(shí)間無法同步。 7.2.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?.2.3基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線與ISO/OSI參考模型的關(guān)系7.2.3基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線與ISO/OSI

10、參考模型的關(guān)系基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的參考模型只具備ISO/OSI參考模型中7層中的3層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。應(yīng)用層劃分為兩個(gè)子層總線訪問子層和總線報(bào)文規(guī)范層。同時(shí)它又在原有的ISO/OSI參考模型第7層應(yīng)用層之上增加了新的一層用戶層。通常把除去最下端的物理層和最上端的用戶層之后的中間部分作為一個(gè)整體，統(tǒng)稱為通信棧。 7.2.4 物理層主要特性nH1 - 低速總線n31.25 Kbit/sn在一對(duì)雙絞線上支持總線供電設(shè)備n提供本質(zhì)安全選項(xiàng)nHSE - 高速以太網(wǎng)n100 Mbit 快速以太網(wǎng)（Fast Ethernet）n利用標(biāo)準(zhǔn)的HSE以太網(wǎng)硬件/軟件和連線慣例。n技術(shù)來源：IEC 611

11、58-2 (1993-12) 標(biāo)準(zhǔn) ISA SP50.02-1992物理層標(biāo)準(zhǔn)兩種供電方式：總線供電與非總線供電。 7.2.5 數(shù)據(jù)鏈路層鏈路活動(dòng)調(diào)度是設(shè)備中數(shù)據(jù)鏈路層的重要任務(wù)。LAS擁有總線上所有設(shè)備的清單。通信活動(dòng)可以分為兩類：受調(diào)度通信和非調(diào)度通信。在預(yù)定的調(diào)度時(shí)間表之外的時(shí)間，通過得到令牌的機(jī)會(huì)發(fā)送信息的通信方式稱為非調(diào)度通信。LAS定期地對(duì)總線段發(fā)布數(shù)據(jù)鏈路時(shí)間和調(diào)度時(shí)間?？偩€上對(duì)傳遞令牌沒有反應(yīng)的設(shè)備，也就是失效設(shè)備，從活動(dòng)表中除去。 7.2.5 數(shù)據(jù)鏈路層1數(shù)據(jù)鏈路層中的介質(zhì)訪問功能數(shù)據(jù)鏈路層中的介質(zhì)訪問功能 基本設(shè)備基本設(shè)備：兩種令牌，一種稱為應(yīng)答令牌，具有周期性；另一種稱為

12、授權(quán)令牌，具有非周期性。鏈路主設(shè)備鏈路主設(shè)備是具有最低節(jié)點(diǎn)地址的LAS，5項(xiàng)主要功能之一是監(jiān)視設(shè)備響應(yīng)授權(quán)令牌，從活動(dòng)表上刪掉不能使用或不能返回令牌的設(shè)備。橋橋必須是LAS。 7.2.5 數(shù)據(jù)鏈路層2數(shù)據(jù)鏈路層中的數(shù)據(jù)傳輸功能數(shù)據(jù)鏈路層中的數(shù)據(jù)傳輸功能 無連接數(shù)據(jù)傳輸，是在兩個(gè)數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)訪問之間的獨(dú)立數(shù)據(jù)單元的排隊(duì)傳輸。面向連接的分布數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)單元只有發(fā)布者地址，索取者知道所要接收的信息來自哪一個(gè)發(fā)布者。用戶的VCR端點(diǎn)作為初始端，發(fā)送建立連接的請(qǐng)求給服務(wù)器，由服務(wù)器決定是否建立連接。這種連接提供有序和無序兩種連接。 7.2.5 數(shù)據(jù)鏈路層基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線共定義了24種幀，幀控制符用來區(qū)分

13、各種幀類型及作用。 7.2.6 現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層（FAS）為現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范層（FMS）服務(wù)。1概述概述 1）AR（AR，Application Relationship 應(yīng)用關(guān)系）作用AR相互間的通信。其建立方式有3種：預(yù)先建立、預(yù)先組態(tài)、動(dòng)態(tài)建立。 7.2.6 現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層ARAR的特點(diǎn)、作用由其的特點(diǎn)、作用由其ARAR端點(diǎn)（端點(diǎn)（AREPAREP，Application Application Relationship End PointRelationship End Point）決定。）決定。ARAR被分成被分成3 3類：類：隊(duì)列傳輸、用戶啟動(dòng)、單向的隊(duì)列傳輸、用

14、戶啟動(dòng)、單向的AREPAREP（QUUQUU，Queued Queued User-triggered UnidirectionalUser-triggered Unidirectional）；）；隊(duì)列傳輸、用戶啟動(dòng)、雙向的隊(duì)列傳輸、用戶啟動(dòng)、雙向的AREPAREP（QUBQUB，Queued Queued User-triggered BidirectionalUser-triggered Bidirectional）；）； 緩沖器傳輸、網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)、單向的緩沖器傳輸、網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)、單向的AREPAREP（BNUBNU，Buffered Network-scheduled Unidirectiona

15、lBuffered Network-scheduled Unidirectional）。）。 7.2.6 現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層2）FAS服務(wù)FAS服務(wù)充分把DLL和FMS連接在一起，構(gòu)成統(tǒng)一體-通信棧。FAS提供的服務(wù)有：“連接”服務(wù) “放棄”服務(wù) “確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸”服務(wù) “非確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸”服務(wù) “FAS強(qiáng)迫”服務(wù) “獲得緩沖器報(bào)文”服務(wù) “FAS-狀態(tài)”服務(wù) 7.2.6 現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層在FAS中，有3個(gè)綜合的協(xié)議機(jī)制來共同描 述 FA S 的 行 為 ： FA S 服 務(wù) 協(xié) 議 機(jī) 制（FSPM）、應(yīng)用關(guān)系協(xié)議機(jī)制（ARPM）、數(shù)據(jù)鏈路層映射協(xié)議機(jī)制（DMPM）。其中ARPM根據(jù)AREP類

16、型又分為3種： QUU、QUB、BNU 。7.2.6 現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層7.2.6 現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層2FAS- PDU (PDU，Protocol Data Unite協(xié)議數(shù)據(jù)協(xié)議數(shù)據(jù)單元單元)FAS- PDU類型有7種：確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸-請(qǐng)求PDU。確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸-響應(yīng)PDU。非確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸PDU。連接-請(qǐng)求PDU。 連接-響應(yīng)PDU。連接-錯(cuò)誤PDU。 放棄- PDU。 7.2.6 現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層FAS幀頭8位共1個(gè)字節(jié)，作用是區(qū)別PDU類型。FAS幀頭的第1位若為“0”，則說明FAS用戶是FMS；若為“1”，則保留給非FMS的FAS用戶。 7.2.6 現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層3FAS所映射的所映

17、射的DLL層活動(dòng)層活動(dòng) 需要底層 DLL提供如下服務(wù) ：無連接數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。面向連接的兩種數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。 緩沖器傳輸服務(wù)。 隊(duì)列式傳輸服務(wù)。數(shù)據(jù)單元分割服務(wù)。 數(shù)據(jù)鏈路時(shí)間分配服務(wù)。 7.2.6 現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層4虛擬通信關(guān)系（虛擬通信關(guān)系（VCR） FAS終點(diǎn)端口的定義是由信息傳輸和FAS服務(wù)與數(shù)據(jù)鏈路性能的特殊子集的聯(lián)合。VCR終點(diǎn)的數(shù)據(jù)鏈路性能定義在FAS中，而不是在DLL中，它們只有在訪問時(shí)，提供給DLL 。 發(fā)布方/接收方 VCR 類型 報(bào)告分發(fā) VCR 類型 客戶/服務(wù)器 VCR 類型 VCR 終點(diǎn)的角色 允許多個(gè)終點(diǎn)： 發(fā)布方 1 接收方 N 允許多個(gè)終點(diǎn)： 源 1 目的 N 允

18、許多個(gè)終點(diǎn)： 客戶 1 服務(wù)器 1 DL-地址類型 發(fā)布方：個(gè)人數(shù)據(jù)鏈路通信終點(diǎn) 接收方：無地址 源：個(gè)人數(shù)據(jù)鏈路通信終點(diǎn) 目的：個(gè)人或組 DLSAP 客戶：個(gè)人數(shù)據(jù)鏈路通信 終點(diǎn) 服務(wù)器：個(gè)人數(shù)據(jù)鏈路通 信終點(diǎn) 隊(duì)列/緩沖區(qū) 緩沖區(qū) 隊(duì)列 隊(duì)列 循環(huán)/非循環(huán) 循環(huán) 非循環(huán) 非循環(huán) 單向/雙向 單項(xiàng) 雙向 雙向 執(zhí)行模式 面向連接 無連接 面向連接 重復(fù)檢測(cè) 可選 無 是 定時(shí) 可選 無 無 7.2.6 現(xiàn)場(chǎng)總線訪問子層現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范層（FMS） 客戶/服務(wù)器VCR類型 報(bào)告分發(fā)VCR類型 發(fā)送方/接收方VCR類型 用于操作員報(bào)文的發(fā)送 設(shè)定點(diǎn)改變 模式改變 整定改變 上載/下載 警報(bào)管理

19、訪問顯示觀察 遠(yuǎn)程診斷 用于事件通知或趨勢(shì)報(bào)告 向操作員控制臺(tái)發(fā)送報(bào)警通知 向歷史數(shù)據(jù)采集臺(tái)發(fā)送趨勢(shì)報(bào)告 用于發(fā)送數(shù)據(jù) 向PID功能塊和操作員控制 臺(tái)發(fā)送變送器PV 數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù) 7.2.7 現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范層 FMS決不執(zhí)行被請(qǐng)求的服務(wù)，它只是在AP間轉(zhuǎn)換請(qǐng)求和響應(yīng)。需要確認(rèn)的服務(wù)使用客戶/服務(wù)器VCR來完成請(qǐng)求與響應(yīng)的交換。1FMS所包含的服務(wù)FMS主要完成以下各類服務(wù)： 1）虛擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 7.2.7 現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范層虛擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（VFD）可以看作應(yīng)用進(jìn)程的網(wǎng)絡(luò)可視對(duì)象及其對(duì)象描述的體現(xiàn)。一個(gè)典型物理設(shè)備至少應(yīng)該有兩個(gè)虛擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備：一個(gè)用于網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)管理，一個(gè)用于功能塊應(yīng)用。VFD對(duì)象

20、的尋址由虛擬通信關(guān)系表中的VCR隱含定義。 7.2.7 現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范層2）對(duì)象字典管理對(duì)象描述說明了通信中跨越現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)據(jù)內(nèi)容，把這些內(nèi)容收集到一起，形成了對(duì)象字典。對(duì)象字典的條目0提供了對(duì)字典對(duì)象本身的說明，稱為字典頭。 7.2.7 現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范層3）聯(lián)絡(luò)關(guān)系管理 一個(gè)VCR由靜態(tài)部分和動(dòng)態(tài)部分組成。Initiate：初始化VCR連接的服務(wù)。這是一個(gè)確認(rèn)性的服務(wù)。Abort：取消通信關(guān)系。這是一個(gè)非確認(rèn)性的服務(wù)。Reject：拒絕連接。 7.2.7 現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范層4）變量訪問對(duì)象及其服務(wù) 變量訪問對(duì)象在對(duì)象字典的靜態(tài)部分定義，是無法刪除的。5）事件服務(wù)由用戶層監(jiān)測(cè)導(dǎo)致事件發(fā)生的

21、條件，當(dāng)條件發(fā)生時(shí)，該應(yīng)用程序激活事件通知服務(wù)，并由使用者確認(rèn)。事件服務(wù)采用報(bào)告分發(fā)型虛擬通信關(guān)系。服務(wù)包括域上載/下載服務(wù)，程序調(diào)用服務(wù)。 7.2.7 現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范層2FMS報(bào)文規(guī)范 PDU的內(nèi)容就是現(xiàn)場(chǎng)總線的命令、響應(yīng)、數(shù)據(jù)和事件等信息構(gòu)成FMS服務(wù)的原語。FMS- PDU的結(jié)構(gòu)有兩種：一種是用戶數(shù)據(jù)前帶有明確的識(shí)別信息；另一種是用戶數(shù)據(jù)符合某種隱含的協(xié)定。識(shí)別信息P/C占1位，標(biāo)簽3位，長(zhǎng)度4位。FMS- PDU一部分是3個(gè)字節(jié)的固定部分；另一部分是長(zhǎng)度可變的。第1個(gè)字節(jié)是識(shí)別信息，第2個(gè)字節(jié)是調(diào)用ID，第3個(gè)字節(jié)是又一個(gè)ID信息。 7.2.9 系統(tǒng)管理 系統(tǒng)管理可以完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的地

22、址分配、尋找應(yīng)用位號(hào)、實(shí)現(xiàn)應(yīng)用時(shí)鐘的同步、功能塊列表、設(shè)備識(shí)別、以及對(duì)系統(tǒng)管理信息庫的訪問的功能。 7.3基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的功能塊 功能塊(FB, Function Block)和功能塊應(yīng)用進(jìn)程是基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特色之一。典型的用戶應(yīng)用功能模塊有3類：功能塊、資源塊、轉(zhuǎn)換塊。基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線已定義了1種資源塊、10種基本功能塊、19種先進(jìn)功能塊以及7種標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換塊。 7.3.1 功能模塊 1. 轉(zhuǎn)換塊轉(zhuǎn)換塊轉(zhuǎn)換塊按所要求的頻率讀取傳感器中的硬件數(shù)據(jù)，并將其寫入到相應(yīng)的硬件中。它不含有運(yùn)用該數(shù)據(jù)的功能塊。轉(zhuǎn)換塊包含有量程數(shù)據(jù)、傳感器類型、線性化、I/O數(shù)據(jù)表示等信息。 7.3.1 功能模塊 2.

23、資源塊資源塊 資源塊描述現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)備特征，如設(shè)備名稱、制造商與系列號(hào)。每臺(tái)設(shè)備中僅有一個(gè)資源塊。可以通過資源塊在網(wǎng)絡(luò)中訪問與資源塊相關(guān)的設(shè)備的硬件特性。資源塊也有相應(yīng)的算法用以監(jiān)視和控制物理設(shè)備硬件的一般操作。 7.3.1 功能模塊3功能塊功能塊功能塊提供控制系統(tǒng)行為。功能塊是參數(shù)、算法和事件三者的完整組成。功能塊可以理解為軟件集成電器。 7.3.1 功能模塊7.3.1 功能模塊7.3.1 功能模塊4. 鏈接對(duì)象鏈接對(duì)象 為了組成系統(tǒng)，在功能塊AP之間和功能塊內(nèi)部，采用鏈接對(duì)象把不同功能塊鏈接在一起，用來記錄這類信息的對(duì)象稱為鏈接對(duì)象。5. 趨勢(shì)對(duì)象趨勢(shì)對(duì)象 它將短期歷史數(shù)據(jù)收集起來并存儲(chǔ)在

24、一個(gè)設(shè)備中，并提供了回顧其特征的歷史。 7.3.1 功能模塊6. 報(bào)警對(duì)象 兩種報(bào)警警報(bào)（alarm）和事件。當(dāng)功能塊偏離了一個(gè)特定的狀態(tài)時(shí)，例如，當(dāng)參數(shù)超限，采用事件來報(bào)導(dǎo)狀態(tài)變化。Alarm不僅上報(bào)FB離開某個(gè)特定狀態(tài)的變化，也上報(bào)回到原來狀態(tài)的變化。 7.視圖對(duì)象 視圖對(duì)象為預(yù)定義的參數(shù)群，由人機(jī)界面使用。 7.3.2現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表和設(shè)備的定義 現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表和設(shè)備的功能是通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（VFD）,由功能模塊的配置和它們的互連狀態(tài)所決定的，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線通信系統(tǒng)來說是可視的。7.3.3功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能塊連接 n 功能塊在輸入事件觸發(fā)下，根據(jù)內(nèi)部參數(shù)和算法，對(duì)輸入?yún)?shù)進(jìn)行處理，

25、然后把計(jì)算結(jié)果作為輸出參數(shù)傳遞給其他功能塊或者直接控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。n 為了保證數(shù)據(jù)一致性，功能塊對(duì)輸入、輸出參數(shù)進(jìn)行鎖存。功能塊的內(nèi)含參數(shù)指比例、積分時(shí)間、微分時(shí)間等所有不參與連接的參數(shù)。n 使用者可以不必顧及功能與算法的具體實(shí)現(xiàn)過程，便于實(shí)現(xiàn)同種功能塊算法版本的升級(jí)。 7.3.3功能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能塊連接 功能塊由其輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)、內(nèi)含參數(shù)及操作算法所定義，并使用一個(gè)位號(hào)（Tag）和一個(gè)OD索引來識(shí)別。 7.3.4功能塊在現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表中配置 用戶層的設(shè)置是現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)開放與可互操作的關(guān)鍵。nFF標(biāo)準(zhǔn)引用了“設(shè)備描述語言”（DLL）方法，以便解決各生產(chǎn)商設(shè)備間的可互操作性問題。n在用戶層

26、還使用了“對(duì)象字典”（OD），用以登記網(wǎng)絡(luò)上的“可見對(duì)象”，如功能塊及其參數(shù)。nDLL與OD都是功能塊中標(biāo)準(zhǔn)化的工具。 7.3.5功能塊的組合 7.3.6功能模塊應(yīng)用進(jìn)程塊對(duì)象的塊參數(shù) 1. 塊對(duì)象的塊參數(shù) 位號(hào)用于提供對(duì)塊的應(yīng)用場(chǎng)合的識(shí)別，它在一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)內(nèi)是唯一的。輸出、輸入?yún)?shù)的數(shù)據(jù)類型是一個(gè)記錄，即狀態(tài)與值。狀態(tài)可能是好、不確定或壞。7.3.6功能模塊應(yīng)用進(jìn)程塊對(duì)象的塊參數(shù)6個(gè)通用參數(shù)位于參數(shù)表的開頭6個(gè)子目錄：靜態(tài)版本位號(hào)說明策略警鍵模式塊出錯(cuò)。以上通用參數(shù)都是內(nèi)含參數(shù)。內(nèi)含參數(shù)還有：設(shè)定值、過程變量、遠(yuǎn)程參數(shù)、量程、通道、報(bào)警總貌、事件、仿真、測(cè)試等。輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)實(shí)現(xiàn)塊之

27、間的鏈接，它們的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是值與狀態(tài)。 7.3.6功能模塊應(yīng)用進(jìn)程塊對(duì)象的塊參數(shù) 2.資源塊 資源塊參數(shù)是內(nèi)含的，所以它沒有連接。除6個(gè)通用參數(shù)外，資源塊的其他參數(shù)有34個(gè)。功能塊應(yīng)用對(duì)象、對(duì)象字典、設(shè)備描述3部分結(jié)合在一起形成的功能塊應(yīng)用進(jìn)程，是現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的重要組成部分。 7.3.6功能模塊應(yīng)用進(jìn)程塊對(duì)象的塊參數(shù) 3.功能塊 FF已定義了10種基本功能塊。輸入類為AI、DI；控制類為ML、BG、CS、PD、PID、RA；輸出類為 AO、DO。它們可以滿足一般運(yùn)用80%的需要。7.3.6功能模塊應(yīng)用進(jìn)程塊對(duì)象的塊參數(shù) 4.轉(zhuǎn)換塊 轉(zhuǎn)換塊分為3個(gè)子類：輸入轉(zhuǎn)換塊、輸出轉(zhuǎn)換塊和顯示轉(zhuǎn)換塊。所有的轉(zhuǎn)

28、換塊的參數(shù)表中除了6個(gè)通用參數(shù)外，還有6個(gè)轉(zhuǎn)換塊參數(shù)。FF已定義了7種標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換塊，它們是帶標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力轉(zhuǎn)換塊（100）、帶標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度轉(zhuǎn)換塊（101）、帶標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)液位轉(zhuǎn)換塊（103）、帶標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)流量轉(zhuǎn)換塊（104）、標(biāo)準(zhǔn)的基本閥門定位塊（105）、標(biāo)準(zhǔn)的閥門定位塊（106）和標(biāo)準(zhǔn)的離散閥門定位塊（107）。 7.3.7功能塊應(yīng)用進(jìn)程 應(yīng)用進(jìn)程AP在現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中是指為實(shí)現(xiàn)某種應(yīng)用功能或算法按某種方式反復(fù)執(zhí)行的函數(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)活動(dòng)可以看作是協(xié)同工作的應(yīng)用進(jìn)程的集合。 7.3.8功能塊的調(diào)度 功能塊的調(diào)度指示設(shè)備執(zhí)行某個(gè)功能塊或其他可執(zhí)行任務(wù)的時(shí)刻。 7.3.8功能塊的調(diào)度在功能塊執(zhí)行

29、的間隙，鏈路活動(dòng)調(diào)度器LAS還向所有的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)送令牌消息，以便它們可以發(fā)送非受調(diào)度的消息，如報(bào)警通知、改變?cè)O(shè)定值等。當(dāng)AI功能塊的數(shù)據(jù)正處在向總線上發(fā)布的時(shí)間段內(nèi)不能傳送非受調(diào)度的消息。 7.3.9功能塊的應(yīng)用 目錄號(hào) 參數(shù)助記符 說明 目錄號(hào) 參數(shù)助記符 說明 7 PV 過程變量 16 L-TYPE 線性化類型 8 PUT 功能執(zhí)行結(jié)果值 17 LOW-CUT 小信號(hào)切除 9 STMULATE 仿真參數(shù) 18 PV-FTIME PV 信號(hào)濾波時(shí)間常數(shù) 10 XD-SCALE 變送器量程 19 FIELD-VAL 現(xiàn)場(chǎng)值（未線性化，未濾波） 11 OUT-SCALE 輸出量程 20 UPDA

30、TE-EVT 更新發(fā)生的事件 12 GRANT-DENY 允許/禁止 21 BLOCK-ALM 塊報(bào)警 13 IO-OPTS 輸入/輸出選項(xiàng) 22 ALAT-SUM 報(bào)警總貌 14 STATUS-OPTS 塊狀態(tài)選項(xiàng) 23 ACK-OPT 自動(dòng)確認(rèn)選項(xiàng) 15 CHANNET 轉(zhuǎn)換塊通道值 24 ALARM-HYS 報(bào)警期間的 PV 值 25 HI-HI-PRI 高-高報(bào)警優(yōu)先級(jí) 31 LO-LO-PRI 低-低報(bào)警優(yōu)先級(jí) 26 HI-HI-LIM 高-高報(bào)警限 32 LO-LO-LIM 低-低報(bào)警限 27 HI-PRI 高報(bào)警優(yōu)先級(jí) 33 HI-HI-ALM 高-高報(bào)警 28 HI-LIM 高

31、報(bào)警限 34 HI-ALM 高報(bào)警 29 LO-PRI 低報(bào)警優(yōu)先級(jí) 35 LO-ALM 低報(bào)警 30 LO-LIM 低報(bào)警限 36 LO-LO-ALM 低-低報(bào)警 7.3.9功能塊的應(yīng)用 7.3.9功能塊的應(yīng)用7.3.10功能塊參數(shù)狀態(tài)和模式轉(zhuǎn)換 1.功能塊參數(shù)狀態(tài) 構(gòu)成功能塊的各種參數(shù)可分為3類：輸入?yún)?shù)（Input Parameter）、輸出參數(shù) (Output Parameter)、內(nèi)置參數(shù)(Contained Parameter)。在存在不可靠數(shù)據(jù)時(shí)，利用參數(shù)狀態(tài)，可以選擇合適的功能塊工作方式，避免不可靠數(shù)據(jù)對(duì)控制系統(tǒng)造成的損害。 7.3.10功能塊參數(shù)狀態(tài)和模式轉(zhuǎn)換 2.功能塊的模

32、式 FF功能塊的模式參數(shù)由4個(gè)部分組成：（1）目標(biāo)模式（2）允許模式：目標(biāo)模式只能在允許模式中選擇。（3）支持模式：有的允許模式不支持的模式，在功能塊運(yùn)行中可能出現(xiàn)。（4）實(shí)際模式：實(shí)際模式可能與目標(biāo)模式不一致，在功能塊的執(zhí)行過程中，隨著現(xiàn)場(chǎng)條件的變化而變化。 7.3.10功能塊參數(shù)狀態(tài)和模式轉(zhuǎn)換 允許模式可以分為8種模式：離線（0/S）、初始手動(dòng)（IMan）、輸入跟蹤（L0）、手動(dòng)（Man）、自動(dòng)（Auto）、串級(jí)（Cas）、遠(yuǎn)程串級(jí)（RCas）、遠(yuǎn)程輸出（ROut）。 7.3.10功能塊參數(shù)狀態(tài)和模式轉(zhuǎn)換 3.功能塊實(shí)際模式的轉(zhuǎn)換規(guī)則功能塊實(shí)際模式的轉(zhuǎn)換規(guī)則 實(shí)際模式由目標(biāo)模式和輸入?yún)?shù)狀態(tài)按照一系列規(guī)則確定。在不同功能塊以及不同目標(biāo)模式下，模式轉(zhuǎn)換規(guī)則是不同的。為了避免由于多條規(guī)則同時(shí)滿足條件時(shí)引起實(shí)際