基金会现场总线(Foundation Fieldbus)的发展动态
基金会现场总线低速总线h1标准,其传输速率为
基金会现场总线低速总线h1标准，其传输速率为1. 引言1.1 概述基金会现场总线（FOUNDATION Fieldbus）是一种用于工业自动化系统的数字通信总线技术。
它通过在工厂或工程现场中连接传感器、执行器和控制设备，实现数据交换和控制指令传输。
作为一种先进的通信协议，基金会现场总线已经在许多行业中得到广泛应用，并取得了显著的成果。
本文将对基金会现场总线的低速总线（H1标准）进行全面介绍和分析。
低速总线是基金会现场总线的一个重要组成部分，其主要用途是接口连接传感器和执行器等较简单的设备，进行实时数据采集和控制。
H1标准是针对低速总线而制定的规范，它定义了传输速率以及通信参数等重要信息。
1.2 研究背景随着工业自动化水平不断提高，对于实时、可靠和高效的数据交换需求日益增加。
而传统的模拟信号传输方式已不能满足这些需求，因此数字通信技术应运而生。
基金会现场总线作为最常见、最广泛应用的一种数字通信总线技术之一，被广泛应用于制造业、能源行业等领域。
然而，由于不同工业场景对信号传输速率的需求存在差异，因此研究如何提升低速总线的传输速率成为了一个重要的课题。
1.3 目的和意义本文旨在分析基金会现场总线的低速总线H1标准，并探讨如何提升低速总线的传输速率以满足不同行业对实时数据交换的需求。
通过结合实践案例和具体应用场景，将深入探讨H1标准与低速总线之间的联系和差异，并提出相关解决方案和建议。
同时，本文也将展望未来基金会现场总线技术的发展趋势，并针对进一步研究方向提出建议，以推动相关产业的发展和创新。
综上所述，本文将通过全面介绍、分析和探讨基金会现场总线的低速总线H1标准，旨在为读者提供深入了解基金会现场总线技术及其应用价值的参考，并为工业自动化领域相关从业人员提供指导和借鉴。
2. 基金会现场总线概述2.1 什么是基金会现场总线?基金会现场总线(Foundation Fieldbus)是一种用于工业自动化领域的数字串行通信总线系统。
《基金会现场总线》课件
系统集成与测试
系统集成是将多个设备和系统连接在 一起，形成一个完整的自动化系统。
系统测试是对自动化系统进行全面检 测和评估的过程，以确保系统的性能 和可靠性。
在基金会现场总线上，系统集成需要 考虑不同设备和系统之间的通信和数 据交换，以确保整个系统的协调运行 。
系统测试包括功能测试、性能测试、 安全测试等方面，以确保系统在各种 工况下的稳定性和可靠性。
可靠性挑战
由于基金会现场总线系统通常应用于工业环境中，因此需要 具备高可靠性和稳定性，能够应对各种恶劣环境和意外情况 。
06 基金会现场总线案例分析
CHAPTER
案例一：智能制造系统中的应用
总结词
智能制造系统通过基金会现场总线实现设备间的实时通信和数据共享，提高生产效率和设备利用率。
详细描述
在智能制造系统中，基金会现场总线技术被广泛应用于各种设备和传感器之间的通信。通过该技术， 设备可以实时地共享和传输数据，使得生产过程中的各种信息能够得到及时、准确的传递。这不仅提 高了生产效率，还降低了设备的故障率，提高了设备利用率。
用于记录和存储总线网络中的数据，以便于分析和处理。
04 基金会现场总线的软件技术
CHAPTER
设备描述语言
设备描述语言是用于描述设备功能、特性和参数的一种语言，它能够使设备在基金 会现场总线上进行互操作。
设备描述语言采用XML格式，通过定义设备的属性和方法，实现对设备的描述和配 置。
设备描述语言是基金会现场总线软件技术的重要组成部分，它能够提高设备的互操 作性和可维护性。
标准化与互操作性
标准化
基金会现场总线技术需要遵循统一的国际标准，以确保不同厂商的设备能够互 操作和兼容。
互操作性
基金会现场总线技术
基金会现场总线技术摘要：现场总线是当今自动化领域技术发展的新兴技术和热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，它主要解决现场的智能化仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信，以及这些现场设备和高级控制系统乃至整个企业信息化管理系统之间的信息传递问题。
与传统控制系统，如 DCS、PLC等相比，现场总线控制系统具有全数字通信、可互操作、高度分散、开放性好、可靠性高、投资与维护成本低等独特的优点。
基金会现场总线是现场总线基金会为适应自动化系统，特别是过程自动化系统在功能、环境与技术上的需要而专门设计的，基金会现场总线将在今后自动控制技术的发展中发挥重要作用。
1 发展概况1.1 基金会现场总线历史基金会现场总线（以下简称为FF）的前身是ISP和WorldFIP标准。
ISP标准是可互操作系统协议的简称，它基于德国的Profibus标准。
ISP制订于1992年，由美国Fisher—Rosemount公司牵头，有80多家公司参加，包括Smar、E+H、Siemens、Foxboro、横河、ABB等公司，成员以仪表制造厂家为多。
则是世界工厂仪表协议的简称，基于法国的FIP标准。
WorldFIP 是由Honeywell公司牵头，联合Allen-Bradley、Elsay、Bailey等多家欧洲著名公司于1993年制订而成，其成员也有150多家，不少是PLC制造厂家。
自此以后，这两大派别极力维护自身利益，现场总线长期得不到统一，因此受到广大用户的批评。
迫于用户压力和市场需求，1994年9月，ISP和WorldFIP北美部分终于达成共识，一起成立了现场总线基金会，致力于开发国际上统一的现场总线协议。
该基金会汇集了世界著名仪表、自动化设备、DCS制造厂家、科研机构和最终用户。
由于这些公司是自动化领域自控设备的主要供应商，它们生产的变送器、执行器、DCS和流量仪表占世界市场的90%，对工业底层网络的功能需求了解透彻，也具备足以左右该领域自控设备发展方向的能力，因而由它们组成的基金会新颁布的现场总线规范具有一定的权威性。
现场总线技术之基金会现场总线
南京理工大学紫金学院工业自动化网络技术及应用课程论文课题名称：现场总线技术之基金会现场总线班级：11自动化姓名：曹峰学号：110603123指导教师：李艳实验学期：大四上现场总线技术之基金会现场总线1 现场总线技术现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。
他的出现，标志着工业控制技术领域又一个新时代的开始，并将对该领域的发展产生重要的影响 。
1.1 现场总线概述现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。
其中，"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类。
或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。
现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。
它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。
它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。
这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。
现场总线控制系统（FCS）是顺应智能现场仪表而发展起来的。
它的初衷是用数字通讯代替4－20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，在控制领域内引起了一场前所未有的革命。
控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。
1.2 现场总线分类自80年代末以来，有几种现场总线技术已逐渐形成其影响并在一些特定的领域显示了自己的优势。
他们具有各自的优点，显示了较强的生命力。
现场总线技术的特点及发展趋势(最新整理)
现场总线技术的特点及发展趋势摘要现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。
现场总线技术自20世纪90年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。
它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。
我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品开发列入九五国家重点科技攻关项目。
关键词现场总线数字通讯集散系统现场仪表与控制室仪表之间的数字通信统称为现场总线。
现场总线技术自20世纪90年代出现以来已成为世界范围内自动化技术发展的热点之一，广泛用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。
它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系，被誉为“自动化仪表与控制系统的一次变革”。
我国自20世纪90年代后期即开始引入并研究总线技术，将其作为今后工业过程控制技术研究的重点，并于1996年正式将现场总线技术的研究和产品开发列入九五国家重点科技攻关项目。
现场总线不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。
这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。
国际上许多有实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。
人们把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代控制系统，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代控制系统，把数字计算机集中式控制系统称为第三代控制系统，把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代控制系统，把现场总线系统称为第五代控制系统，也称作FCS——现场总线控制系统。
现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用,使用方法
现场总线的发展历程、特点及分类、主要应用,使用方法一、现场总线的发展历程现场总线(Fieldbus)技术起源于20世纪80年代，当时主要是为了解决工业控制系统中数据传输和设备互联的问题。
随着技术的不断发展，现场总线技术已经成为现代工业自动化领域的关键技术之一。
1. 20世纪80年代初期，现场总线技术的研究与应用逐渐兴起，主要应用于石油、化工、钢铁等行业的过程控制系统。
2. 20世纪90年代，随着工业控制系统的发展和技术的进步，现场总线技术得到了广泛应用，几乎涵盖了所有工业生产领域。
3. 21世纪初至今，现场总线技术已经成为工业自动化系统的核心技术，越来越多的企业使用现场总线技术实现设备互联和数据传输。
二、现场总线的特点1. 开放性：现场总线技术遵循统一的国际标准，实现了不同厂商设备之间的互通互联。
2. 高可靠性：现场总线技术采用数字通信技术，具有抗干扰能力强和数据传输可靠的特点。
3. 高效率：现场总线技术可以实现设备之间的直接通信，减少了传统集中控制方式中的数据处理环节，提高了系统的响应速度和工作效率。
4. 易扩展性：现场总线技术采用网络式结构，扩展设备非常方便，可以根据实际需要进行灵活配置。
5. 低成本：现场总线技术可以减少布线、降低系统复杂度，从而减轻了系统维护和运行成本。
三、现场总线的分类根据现场总线的应用领域、通信协议和传输速率等特点，现场总线主要分为以下几类：1. 过程自动化现场总线：如FOUNDATION Fieldbus、PROFIBUS PA 等，主要用于过程控制系统中，实现设备之间的数据传输和控制。
2. 工厂自动化现场总线：如PROFIBUS DP、DeviceNet、CANopen 等，主要用于工厂自动化系统中，实现设备之间的数据交换和通信。
3. 传感器/执行器现场总线：如AS-i、IO-Link等，主要用于传感器、执行器等设备之间的通信。
四、现场总线的主要应用现场总线技术广泛应用于石油、化工、钢铁、电力、造纸、建材等工业领域，主要用于以下几个方面：1. 设备监控与控制：通过现场总线实现设备之间的实时数据采集、监控和控制。
集散控制系统-FF总线简介
成。
通讯协议
H1协议体系
HSE是一种基于Ethernet+TCP/IP 协议、运行在100Base-T以太网上的 高速现场总线。它能支持低速总线 H1的所有功能,是对H1的补充和增强。 HSE模型采用了OSI参考模型中 物理层、数据链路层、网络层、传 输层和应用层,并在应用层上增加了
用户层 应用层
简介
基金会现场总线FF（Fieldbus Foundation）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。 FF总线由低速(FF H1)和高速(FF HSE)两部分组
辑控制、批处理和高级控制等场合。
网络拓扑
HSE设备分为4类:主机设备、链接设备、网关设 备和以太网现场设备,其功能分别为对系统进行组 态、监控和管理,将H1总线段链入FF-HSE网络,实现
与其它标准总线通信,连接高速I/O设备或PLC。HSE
可直接使用以太网的交换设备、路由器等,通过双
绞线或光纤等将HSE设备连接起来,建立HSE总线控
接口和主机系统,其中的链接部件DF51将控制温度、水位的H1 控制链路接入HSE网络。在上层监控站,通过SYSCON软件进行 系统逻辑和控制策略组态;采用支持OPC技术(OLE for ProcessControl)的AIMAX组态软件开发人机界面。
水位、温度控制系统结构图
谢谢！
制网络。
HSE网络拓扑
应用实例
以下给出一个FF-HSE现场总线用于水位和温度控制的例 子,系统结构如图4—1所示,整个系统采用Smar公司的FF现场 总线控制设备与软件。在系统中,通过10/100M的交换机,将 DFI302、管理计算机和监控站连入到HSE网络中。DFI302是结
07 基金会现场总线
7.3 FF的物理层
一、 物理层的功能 物理层用于实现现场物理设备与总线之间的连接。其主 要功能是为现场设备与通信传输媒体的连接提供机械和 电气接口，为现场设备对总线的发送或接收提供合乎规 范的物理信号。 物理层作为电气接口，一方面接受来自数据链路层的信 息，把它转换为物理信号，并传送到现场总线的传输媒 体上，起到发送驱动器的作用；另一方面把来自总线的 物理信号转换为信息送往数据链路层，起到接收器的作 用
应用关系协议机制是FAS层的中心，它描述
了应用关系的创建和撤销，并与远程ARPM之
间交换协议数据单元FAS-PDU。
它负责接收来自FSPM或DMPM的内部信息，根
据应用关系端点类型和参数生成另外的FAS
协议信息，并把它发送给DMPM或FSPM。
如果要求建立或撤销应用关系，就试图建立
或撤销这个特指的应用关系。
DD，Device Description
实现现场总线设备的互操作性，支持标准的
块功能操作。
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，控制系统或主机对 某个设备的驱动程序。
DDL,Device Description Language
设备描述语言是一种用以进行设备描
7.2 FF通信模型
1.四个层次
物理层
数据链路层 应用层(总线访问层与总线报文规范子层) 用户层
2.功能
物理层：信号如何发送；
数据链路层：如何在设备间共享网络和调度
通信；
应用层：在设备间交换数据、命令、事件信
息以及请求应答中的信息格式；
用户层：组成用户所需要的应用程序，如规
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基金会现场总线（Foundation Fieldbus）的发展动态
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，本文就其
发展过程和特点概括地介绍一下。
一. 应用情况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，Experion PKS）Invensys，Smar（System302）Yamatake（Industrial DEO），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。
其应
用领域如表一所示。
表一(附件3)另外，日本横河株式会社也有一组FF 总线
系统应用领域的统计数字。
其中，化工31%，石化21% 炼油12%，石油天然
气8% 食品制药3%，电力3% 水处理3%，钢铁矿山3% 造纸2%，水泥1% 其他13%。
从以上的数据不难看出，石油、天然气、石油化工、化工领域的
项目数占FF 总线全部项目数的44.9%，说明石化领域目前是FF 总线最主要的
应用领域。
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