总线专题：第三讲 基金会现场总线（下）

（6）现场总线接口用于下接H1，上接局域网（Local Area Network，LAN）和操作站（见图8）。

图8 H1网络拓补结构

（7）网桥（Birdge）

网桥用于连接不同传输速率或不同传输介质的网段。网桥具有多个接口，每个接口有一个物理层实体。网桥是一台有源的总线供电设备或非总线供电设备。

4.链路活动调度器

FF的数据链路层（DLL）执行链路活动调度，提供数据传输服务和链路时间同步服务，从而保证各台现场总线设备适时地有条不紊地共享总线。其中链路活动调度器（Link Active Scheduler，LAS）是起到一条总线段调度中心的作用，是一个非常重要的设备。

（1）FF的通信设备有三类，即链路主设备（Link Master Device，LMD），基本设备（Basic Device,BD）和网桥。其中只有LMD和网桥才有可能成为LAS。

一条总线段上可以连接多种通信设备，也可以挂接多台LMD，但同时只能由一台LMD方可成为LAS，没有成为LAS的LMD将起着后备LAS的作用。图9表示了现场总线通信设备类型及构成。

图9 H1总线通信设备的类型及构成

（2）LAS的基本功能

LAS是一条H1总线段的调度中心，拥有总线上所有设备的清单及链路活动调度表。总线段上的设备只有得到LAS的许可，才能向总线上传输数据。按FF的规范规定，LAS应具有以下二种基本功能。

1）受调度通信。LAS按预定调度时间表同期性地依次发起的通信活动，称为受调度通信或周期性通信。LAS内有一张预订调度时间表，一旦到了某台设备要发送的时间，LAS就发送一个强制数据（Compel data，CD）给这台设备。基本设备收到了这个CD后，就可以向总线上发送他的信息。如图10所示，LAS发出CD（x,a），设备x收到后，设备x再发出数据链路包（Data Link Packet）DL(a)，此时设备x作为P发行者（Publisher）(见图10中的P),使设备y和z接收到报文a，此时设备y和z作为预订者S(Subscriber)见图10中的S。受调度通信一般用于设备间周期性地传送控制数据，如现场各种变送器（温度、压力、差压等）和执行器之间传送测量及控制信号。

图10受调度通信的传输方式

2）非调度通信。在预订调度时间表之外的时间，LAS向总线发出一个传递令牌（Pass Token,PT），得到这个令牌的设备才能发送信息。这样的通信方式，称为非调度通信或非周期性通信。如图11所时，LAS发出PT（z），设备z收到后，z再发出DL(M)，使设备x收到报文M。非调度通信的内容为报警/事件、维护/诊断信息、程序激活、显示信息、趋势信息和组态等。

图11非调度通信的通信方式

在生产过程控制中，报警是十分重要的，而且是随机发生的，一旦某个重要工艺参数超出正常范围，将导致事故时，必须及时采取措施以保证生产安全。这些重要的信号可根据轻重缓急事先按优先权的次序排定，以便将最重要的信号先行发出。

在过程控制中，一般将100ms作为一个基本时间段，在这一时间段中就含有调度通信及非调度通信。

5.FF目前的应用情况

到2005年3月份为止，全世界加入FF组织成员共计有338家已注册的产品有227种。在国际上共完成了50万台现场仪表和8000套系统的应用。而且近日FF也宣称TUV（在德国的全球独立的质量认证机构）通过了其安全仪表系统（Safety Instramen ted System,FF-SIS）

在中国，与英国石油（BP）公司合资在上海金山的Secco公司（90万t乙烯项目）与英国壳牌石油（shell）合资的在南海惠州的CSPC(80万t乙烯项目)均居世界级的大型项目，均采用了FF，前者已经投产；后者也将在2005年底投产。这2个项目的现场总线仪表均在1万台以上，现场总线段H1也都在3000条左右。这位FF在我国的大型项目的应用积累了经验。

6.今后的发展方向

工业以太网将深入到现场仪表层，正向着实时以太网（Real Tinie Ethernet,RTE）的方向发展。由于企业中的e网到底将可能实现，所以目前企业中呈金字塔式的信号（垂直式）的传递方式，也将向这完全扁平化（横向方式）的方向发展。