基金會(huì )高速現場(chǎng)總線(xiàn)FF－HSE分析與應用研究
加入技術(shù)交流群
1 前言
基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)（FF）是專(zhuān)為過(guò)程自動(dòng)化而設計的通訊協(xié)議。FF現場(chǎng)總線(xiàn)最初包括低速總線(xiàn)H1（速率為31.25kbps）和高速總線(xiàn)H2（速率為1Mbps和2.5Mbps）兩部分。但隨著(zhù)多媒體技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化水平的提高，控制網(wǎng)絡(luò )的實(shí)時(shí)信息傳輸量越來(lái)越大，H2的設計能力已不能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)信息傳輸的帶寬要求。鑒于此，現場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì )放棄了原有H2總線(xiàn)計劃，取而代之的是將現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)與成熟的高速商用以太網(wǎng)技術(shù)相結合的新型高速現場(chǎng)總線(xiàn)-基金會(huì )HSE（High Speed Ethernet）現場(chǎng)總線(xiàn)，并于2000年3月發(fā)布了HSE的最終規范。
2 通信結構和網(wǎng)絡(luò )拓撲
HSE是一種基于Ethernet+TCP/IP協(xié)議、運行在100Base-T以太網(wǎng)上的高速現場(chǎng)總線(xiàn)。它能支持低速總線(xiàn)H1的所有功能，是對H1的補充和增強。
2.1 通信結構
HSE模型采用了OSI參考模型中物理層、數據鏈路層、網(wǎng)絡(luò )層、傳輸層和應用層，并在應用層上增加了用戶(hù)層，形成6層的通信模型。HSE的通信結構和模型分層的對應關(guān)系如圖2—1所示。
HSE的結構是一個(gè)增強型的標準以太網(wǎng)模式。底層采用標準以太網(wǎng)IEEE802.3μ的最新技術(shù)和CS-MA/CD鏈路控制協(xié)議來(lái)進(jìn)行介質(zhì)的訪(fǎng)問(wèn)控制。TCP/IP協(xié)議是標準以太網(wǎng)的重要協(xié)議，它位于網(wǎng)絡(luò )層和傳輸層，實(shí)現面向連接和無(wú)連接的數據傳送，并為分布式主機控制協(xié)議（DHCP）、簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò )時(shí)間協(xié)議（SNTP）、簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議（SNMP）和現場(chǎng)設備訪(fǎng)問(wèn)代理（FDAAgent）提供傳輸服務(wù)。HSE系統和網(wǎng)絡(luò )管理代理、功能塊、HSE管理代理和現場(chǎng)設備訪(fǎng)問(wèn)代理都位于用戶(hù)層和應用層中，提供設備的描述和訪(fǎng)問(wèn)、功能塊應需添加任何專(zhuān)用設備即可直接連入高速網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)也從另一方面增強了HSE設備的互操作性。
2.2 網(wǎng)絡(luò )拓撲
HSE設備分為4類(lèi)：主機設備、鏈接設備、網(wǎng)關(guān)設備和以太網(wǎng)現場(chǎng)設備，其功能分別為對系統進(jìn)行組態(tài)、監控和管理，將H1總線(xiàn)段鏈入FF-HSE網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現與其它標準總線(xiàn)通信，連接高速I(mǎi)/O設備或PLC。HSE可直接使用以太網(wǎng)的交換設備、路由器等，通過(guò)雙絞線(xiàn)或光纖等將HSE設備連接起來(lái)，建立HSE總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò )。如圖2—2所示。
3 HSE功能特色
HSE除了具有高帶寬和更好的開(kāi)放性之外，靈活的網(wǎng)絡(luò )和設備冗余形式以及靈活功能塊技術(shù)是HSE的兩個(gè)特色技術(shù)。
3.1 冗余形式
HSE的特色之一是它的冗余設計。HSE規范支持包括標準以太網(wǎng)應用的冗余。HSE冗余提供通信路徑冗余（冗余網(wǎng)絡(luò )）和設備冗余兩類(lèi)，允許所有端口通過(guò)選擇連接，如圖3—1所示。
評論