Foundation现场总线

Foundation现场总线Foundation Fieldbus)是全数位串列、双向的通讯系统,可以做为工厂自动化技术环境中的底层通讯网络英语telecommunications network。Foundation现场总线属于开放式架构英语open architecture,由FieldComm Group开发及管理[1][2]

Foundation现场总线是针对基础以及进阶的控制应用所设计,也针对许多和这些机能有关的离散控制元件。Foundation现场总线主要用在过程控制中,但近来也有应用在发电厂。

针对过程自动化环境中不同的需求,Foundation现场总线有两种不同的现场总线实现方式,两种方式的物理介质及通讯速度都不同。

  • Foundation现场总线H1英语Foundation Fieldbus H1:其速度是31.25 kbit/s,一般用来连接现场设备以及主机系统,利用标准的双绞线配线可以提供通讯以及电源,可以做为一般应用,也可以用在本质安全的应用上。H1是Foundation现场总线中最常见的通讯协定。
  • HSE(高速以太网):速度100/1000 Mbit/s,一般连接输入/输出子系统、主站系统、连接设备以及Gateway。HSE目前无法透过网络供电,不过目前正在研究用IEEE802.3af的以太网供电(PoE)来达到此目的。

Foundation现场总线最早是要取代4-20mA的信号标准,今日和其他工业网络(如ModbusProfibus工业以太网)并存。Foundation现场总线主要用在重工业上,例如冶炼、石化、发电上,也有用在食品饮料、制药及核电厂中。Foundation Fieldbus是由国际自动化学会英语International Society of Automation(ISA)多年发展而来,之前的名称叫SP50。1996年时发布了第一个H1(31.25 kbit/s)的标准。在1999年发布了第一个HSE(High Speed Ethernet,高速以太网)标准[3]。IEC 61158标准中有包括Foundation现场总线的总线,其中的Type 1是Foundation Fieldbus H1,Type 5是Foundation Fieldbus HSE。

组成

一个典型的Foundation Fieldbus网络段(segment)会包括以下组件:

  • H1通讯卡:网络界面卡(多半会用冗余的 H1通讯卡,不过还是依应用而定)
  • PS:电源(Vdc)到网络电源(Fieldbus Power Supply)
  • FPS:网络电源(Fieldbus Power Supply)及信号调节器(signal conditioner),目前的标准设备是整合电源及信号调节器的设备。
  • T:终端器(一般每一段网络会有二个终端器,一个在FPS端,每一个在网络上最远的设备耦合器上)
  • LD:连网设备(Linking Device),和HSE网络共用,可以连接4到8个H1网络段的终端,作为连接HSE骨干网络的gateway。
  • 现场设备(传感器、发送器等)。

HSE

Foundation现场总线 HSE(High speed ethernet,高速以太网) 是针对过程自动化所设计的控制网络技术,可以用来连接像控制器、远端I/O、高密度资料产生器等高层次设备,也可用做子系统的水平整合。

Foundation现场总线 HSE 是以IEEE 802.3为基础,可以和标准的以太网设备相容。Foundation现场总线 HSE可以提供完整的“分散控制系统风格”冗余架构,包括冗余的网络开关、冗余设备以及冗余的通讯埠,提升其异常情形的连网能力。Foundation现场总线是以标准的网络协定(IP)为基础,因此可以和其他网络设备共存,和标准工具也有良好的相容性。Foundation现场总线 HSE 的最高层是标准的应用层,可以有设备之间的互操作性。其通讯协定是时程驱动(schedule-driven)的,可以减少死时(dead-time)及时基抖动(jitter),也有支持设备之间的对等式通讯(peer-to-peer communication),有严谨的互操作性测试计划来确保网络通讯的品质。

HSE的网络架构是轴辐式树状拓扑(hub-and-spoke tree topology)的以太网,因此要增加或移除设备都不会影响现有的网络。在安装时也可以用标准的以太网工具来评估安装的品质、进行测试或是除错,在处理网络问题时的速度更快。HSE可以使用布署SNMP、RMON的标准网络管理工具,也可以使用像是 DHCP 的IP定址方式。

相关条目

参考资料

  1. ^ FieldComm Group. [2020-10-05]. (原始内容存档于2020-09-12). 
  2. ^ Fieldbus Foundation and HART Communication Foundation Members Approve Formation of FieldComm Group. [2020-03-09]. (原始内容存档于2020-02-01). 
  3. ^ 存档副本. [2020-03-09]. (原始内容存档于2017-10-16). 

外部链接