總線專題：第三講 基金會(huì)現(xiàn)場總線（下）

（6）現(xiàn)場總線接口用于下接H1，上接局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）和操作站（見圖8）。

圖8 H1網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)

（7）網(wǎng)橋（Birdge）

網(wǎng)橋用于連接不同傳輸速率或不同傳輸介質(zhì)的網(wǎng)段。網(wǎng)橋具有多個(gè)接口，每個(gè)接口有一個(gè)物理層實(shí)體。網(wǎng)橋是一臺(tái)有源的總線供電設(shè)備或非總線供電設(shè)備。

4.鏈路活動(dòng)調(diào)度器

FF的數(shù)據(jù)鏈路層（DLL）執(zhí)行鏈路活動(dòng)調(diào)度，提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)和鏈路時(shí)間同步服務(wù)，從而保證各臺(tái)現(xiàn)場總線設(shè)備適時(shí)地有條不紊地共享總線。其中鏈路活動(dòng)調(diào)度器（Link Active Scheduler，LAS）是起到一條總線段調(diào)度中心的作用，是一個(gè)非常重要的設(shè)備。

（1）FF的通信設(shè)備有三類，即鏈路主設(shè)備（Link Master Device，LMD），基本設(shè)備（Basic Device,BD）和網(wǎng)橋。其中只有LMD和網(wǎng)橋才有可能成為LAS。

一條總線段上可以連接多種通信設(shè)備，也可以掛接多臺(tái)LMD，但同時(shí)只能由一臺(tái)LMD方可成為LAS，沒有成為LAS的LMD將起著后備LAS的作用。圖9表示了現(xiàn)場總線通信設(shè)備類型及構(gòu)成。

圖9 H1總線通信設(shè)備的類型及構(gòu)成

（2）LAS的基本功能

LAS是一條H1總線段的調(diào)度中心，擁有總線上所有設(shè)備的清單及鏈路活動(dòng)調(diào)度表?？偩€段上的設(shè)備只有得到LAS的許可，才能向總線上傳輸數(shù)據(jù)。按FF的規(guī)范規(guī)定，LAS應(yīng)具有以下二種基本功能。

1）受調(diào)度通信。LAS按預(yù)定調(diào)度時(shí)間表同期性地依次發(fā)起的通信活動(dòng)，稱為受調(diào)度通信或周期性通信。LAS內(nèi)有一張預(yù)訂調(diào)度時(shí)間表，一旦到了某臺(tái)設(shè)備要發(fā)送的時(shí)間，LAS就發(fā)送一個(gè)強(qiáng)制數(shù)據(jù)（Compel data，CD）給這臺(tái)設(shè)備。基本設(shè)備收到了這個(gè)CD后，就可以向總線上發(fā)送他的信息。如圖10所示，LAS發(fā)出CD（x,a），設(shè)備x收到后，設(shè)備x再發(fā)出數(shù)據(jù)鏈路包（Data Link Packet）DL(a)，此時(shí)設(shè)備x作為P發(fā)行者（Publisher）(見圖10中的P),使設(shè)備y和z接收到報(bào)文a，此時(shí)設(shè)備y和z作為預(yù)訂者S(Subscriber)見圖10中的S。受調(diào)度通信一般用于設(shè)備間周期性地傳送控制數(shù)據(jù)，如現(xiàn)場各種變送器（溫度、壓力、差壓等）和執(zhí)行器之間傳送測量及控制信號(hào)。

圖10受調(diào)度通信的傳輸方式

2）非調(diào)度通信。在預(yù)訂調(diào)度時(shí)間表之外的時(shí)間，LAS向總線發(fā)出一個(gè)傳遞令牌（Pass Token,PT），得到這個(gè)令牌的設(shè)備才能發(fā)送信息。這樣的通信方式，稱為非調(diào)度通信或非周期性通信。如圖11所時(shí)，LAS發(fā)出PT（z），設(shè)備z收到后，z再發(fā)出DL(M)，使設(shè)備x收到報(bào)文M。非調(diào)度通信的內(nèi)容為報(bào)警/事件、維護(hù)/診斷信息、程序激活、顯示信息、趨勢(shì)信息和組態(tài)等。

圖11非調(diào)度通信的通信方式

在生產(chǎn)過程控制中，報(bào)警是十分重要的，而且是隨機(jī)發(fā)生的，一旦某個(gè)重要工藝參數(shù)超出正常范圍，將導(dǎo)致事故時(shí)，必須及時(shí)采取措施以保證生產(chǎn)安全。這些重要的信號(hào)可根據(jù)輕重緩急事先按優(yōu)先權(quán)的次序排定，以便將最重要的信號(hào)先行發(fā)出。

在過程控制中，一般將100ms作為一個(gè)基本時(shí)間段，在這一時(shí)間段中就含有調(diào)度通信及非調(diào)度通信。

5.FF目前的應(yīng)用情況

到2005年3月份為止，全世界加入FF組織成員共計(jì)有338家已注冊(cè)的產(chǎn)品有227種。在國際上共完成了50萬臺(tái)現(xiàn)場儀表和8000套系統(tǒng)的應(yīng)用。而且近日FF也宣稱TUV（在德國的全球獨(dú)立的質(zhì)量認(rèn)證機(jī)構(gòu)）通過了其安全儀表系統(tǒng)（Safety Instramen ted System,FF-SIS）

在中國，與英國石油（BP）公司合資在上海金山的Secco公司（90萬t乙烯項(xiàng)目）與英國殼牌石油（shell）合資的在南海惠州的CSPC(80萬t乙烯項(xiàng)目)均居世界級(jí)的大型項(xiàng)目，均采用了FF，前者已經(jīng)投產(chǎn)；后者也將在2005年底投產(chǎn)。這2個(gè)項(xiàng)目的現(xiàn)場總線儀表均在1萬臺(tái)以上，現(xiàn)場總線段H1也都在3000條左右。這位FF在我國的大型項(xiàng)目的應(yīng)用積累了經(jīng)驗(yàn)。

6.今后的發(fā)展方向

工業(yè)以太網(wǎng)將深入到現(xiàn)場儀表層，正向著實(shí)時(shí)以太網(wǎng)（Real Tinie Ethernet,RTE）的方向發(fā)展。由于企業(yè)中的e網(wǎng)到底將可能實(shí)現(xiàn)，所以目前企業(yè)中呈金字塔式的信號(hào)（垂直式）的傳遞方式，也將向這完全扁平化（橫向方式）的方向發(fā)展。