【正文】 的 I/O模塊產(chǎn)品 (這與插在 PLC機架上的 I/O模塊的配置方法不同 )，可使用任何一家的具有現(xiàn)場總線接口的現(xiàn)場設(shè)備與控制器集成。分散式 I/O不再是控制器廠家的捆綁產(chǎn)品，而是第三方廠家的產(chǎn)品。 PLC I/O控制的現(xiàn)場設(shè)備到具有現(xiàn)場總線接口的現(xiàn)場設(shè)備 現(xiàn)場設(shè)備包括傳感器、變送器、開關(guān)設(shè)備、驅(qū)動器、執(zhí)行機構(gòu)等。在 FCS系統(tǒng)中，現(xiàn)場設(shè)備具有現(xiàn)場總線接口，控制器通過標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線與現(xiàn)場設(shè)備連接。在 FCS系統(tǒng)中，控制器采用通用工業(yè) PC平臺，系統(tǒng)軟件不再與控制器、 I/O、現(xiàn)場設(shè)備等硬件捆綁，可運行在通用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè) PC+Windows/NT平臺上。 (2)互可操作性與互用性 這里的互可操作性，是指實現(xiàn)互連設(shè)備間、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通，可實行點對點，一點對多點的數(shù)字通信。 (4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性 由于現(xiàn)場設(shè)備本身已可完成自動控制的基本功能，使得現(xiàn)場總線已構(gòu)成一種新的全分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。 (1)系統(tǒng)的開放性 開放系統(tǒng)是指通信協(xié)議公開，各不同廠家的設(shè)備之間可進行互連并實現(xiàn)信息交換。這里的開放是指對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的一致性、公開性，強調(diào)對標(biāo)準(zhǔn)的共識與遵從。一個具有總線功能的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須是開放的，開放系統(tǒng)把系統(tǒng)集成的權(quán)利交給了用戶。 (2)互可操作性與互用性 這里的互可操作性，是指實現(xiàn)互連設(shè)備間、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通，可實行點對點，一點對多點的數(shù)字通信。 (3)現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性 它將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場設(shè)備中完成，僅靠現(xiàn)場設(shè)備即可完成自動控制的基本功能，并可隨時診斷設(shè)備的運行狀態(tài)。從根本上改變了現(xiàn)有 DCS集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)體系，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)化 現(xiàn)場總線技術(shù)自 20世紀(jì) 90年代初開始發(fā)展以來，一直是世界各國關(guān)注和發(fā)展的熱點，目前具有一定規(guī)模的現(xiàn)場總線已有數(shù)十種之多，為了開發(fā)應(yīng)用以及爭奪市場的需要，世界各國所采用的技術(shù)路線基本上都體現(xiàn)在開發(fā)研究的過程中同步制訂的各自的國家標(biāo)準(zhǔn) (或協(xié)會標(biāo)準(zhǔn) )中。 表 61 IEC61158 典型現(xiàn)場總線簡介 ProfiBus技術(shù)要點 (1)FF總線的通信模型 基金會現(xiàn)場總線的核心部分之一是實現(xiàn)現(xiàn)場總線信號的數(shù)字通信。 (3)HSE高速以太網(wǎng) 2022年 3月現(xiàn)場總線基金會公布了高速以太網(wǎng)的技術(shù)規(guī)范HSE，取代原先規(guī)劃的 H2高速總線標(biāo)準(zhǔn)。 圖 67 FF通信模型 (2)FF H1低速現(xiàn)場總線 H1總線的物理層采用了 IEC611582的協(xié)議規(guī)范。應(yīng)用層則規(guī)定了在設(shè)備間交換數(shù)據(jù)、命令、事件信息以及請求應(yīng)答中的信息格式。功能塊應(yīng)用進程只使用 FMS，并不直接訪問 FAS， FAS負(fù)責(zé)把 FMS映射到 DLL。不過，在相應(yīng)軟硬件開發(fā)的過程中，往往把數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層看作一個整體，統(tǒng)稱為通信棧。 (3)HSE高速以太網(wǎng) 2022年 3月現(xiàn)場總線基金會公布了高速以太網(wǎng)的技術(shù)規(guī)范 HSE，取代原先規(guī)劃的 H2高速總線標(biāo)準(zhǔn)。其中，一～四層為標(biāo)準(zhǔn)的 Inter協(xié)議；第五層是現(xiàn)場設(shè)備訪問會話 FDA Session，為現(xiàn)場設(shè)備訪問代理 FDA Agent提供會話組織和同步服務(wù)；第七層是應(yīng)用層，它也劃分為 FMS和現(xiàn)場設(shè)備訪問 FDA兩個子層，其中的 FDA的作用與 H1中的 FAS相類似，也是基于虛擬通信關(guān)系 VCR為 FMS提供通信服務(wù)。 2)通信棧。數(shù)據(jù)鏈路層位于物理層與總線訪問子層之間，為系統(tǒng)管理內(nèi)核和總線訪問子層訪問總線媒體提供服務(wù)。 ② 現(xiàn)場總線訪問子層?，F(xiàn)場總線訪問子層的作用是使用數(shù)據(jù)鏈路層的調(diào)度和非調(diào)度特點，為 FMS和應(yīng)用進程提供報文傳遞服務(wù)。 (4)FF總線協(xié)議 ③ 現(xiàn)場總線報文規(guī)范。針對不同的對象類型， FMS定義了相應(yīng)的 FMS通信服務(wù)，用戶應(yīng)用可采用標(biāo)準(zhǔn)的報文格式集在現(xiàn)場總線上相互發(fā)送報文。 ① 功能塊應(yīng)用進程。研究并分析 FF的功能塊應(yīng)用進程的結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)技術(shù)是非常有意義的。在 FF規(guī)范中，功能塊應(yīng)用進程位于通信棧之上的用戶層，主要是用來完成用戶所需的自動化應(yīng)用功能。根據(jù)具體的應(yīng)用需求，可將多個功能塊集成在一起，從而完成所需的應(yīng)用功能。 ③ 功能塊通用結(jié)構(gòu)及其分析。這種結(jié)構(gòu)簡化了功能塊公共特征的識別和標(biāo)準(zhǔn)化。功能塊對象字典用來描述各種功能塊應(yīng)用對象的數(shù)據(jù)格式和意義。通過訪問這些登記項，外界程序才能真正理解和操作對象。 圖 68 曼徹斯特編碼 1)物理層。 表 62 低速總線 H1的基本特性 2)通信棧。 ① 數(shù)據(jù)鏈路層 圖 610 通信設(shè)備與 LAS ① 數(shù)據(jù)鏈路層 圖 611 受調(diào)度通信和非調(diào)度通信 ② 現(xiàn)場總線訪問子層 圖 612 FAS協(xié)議機制 ③ 現(xiàn)場總線報文規(guī)范 現(xiàn)場總線報文規(guī)范層 FMS是應(yīng)用層中的另一個子層，它描述了用戶應(yīng)用所需要的通信服務(wù)、信息格式和建立報文所必需的協(xié)議行為等。 3)用戶層。 ① 功能塊應(yīng)用進程 在 FF規(guī)范中，功能塊應(yīng)用進程用于實現(xiàn)用戶所需的各種自動控制功能，在 FF智能儀表等設(shè)備開發(fā)以及應(yīng)用中占了非常重要的地位。 ② 功能塊應(yīng)用進程結(jié)構(gòu) 在 FF規(guī)范中，功能塊應(yīng)用進程位于通信棧之上的用戶層，主要是用來完成用戶所需的自動化應(yīng)用功能。根據(jù)具體的應(yīng)用需求，可將多個功能塊集成在一起，從而完成所需的應(yīng)用功能。 ③ 功能塊通用結(jié)構(gòu)及其分析 FF的功能塊模型提供了一種通用結(jié)構(gòu)來定義功能塊的輸入、輸出，算法和控制參數(shù)以及將多個功能塊組合成一個應(yīng)用進程。 ④ 對象字典的結(jié)構(gòu)及其分析 功能塊對象字典用來描述各種功能塊應(yīng)用對象的數(shù)據(jù)格式和意義。通過訪問這些登記項，外界程序才能真正理解和操作對象。 (4)ProfiBus— PA ProfiBus— PA適用于 ProfiBus的過程自動化。 (1) ProfiBus概貌 1)ProfiBus是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。 ① ProfiBus— DP：是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式 I/O的通信。 ② ProfiBus— PA：專為過程自動化設(shè)計，可使傳感器和執(zhí)行機構(gòu)聯(lián)在一根總線上，并有本質(zhì)安全規(guī)范。 3) ProfiBus是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)。