现场总线与电厂信息系统的集成
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序 言
目前很多电厂都将电厂的数字化建设放在一个很重要的位置，而且都建设了比较完善的管理信息系统（MIS）甚至是厂级监控信息系统（SIS），但数字化电厂不仅仅要实现管理过程的数字化，也需要实现生产环节的数字化。现场总线在网络中传输的都是数字量，同时它的网络结构也遵守OSI规定的七层协议，这就为现场总线与电厂信息系统的集成创造了可能性。下面介绍一下现场总线与电厂信息系统集成方面的情况。
一、现场总线通信系统和ISO／OSI参考模型的关系
首先介绍一下现场总线系统所遵守的ISO／OSI参考模型。
ISO／OSI参考模型定义了一个7层的开放系统通信结构。现场总线系统根据现场环境的要求，对模型进行了优化，除去了实时性不强的中间层，并增加了用户层，这样构成了现场总线通信系统模型。例如，基金会现场总线（FF）模型与ISO／OSI参考模型的对应关系如图1所示。
图型的现场总线协议模型图1的中间一列所示，它采用ISO／OSI参考模型中的三个对应层，即物理层、链路层和应用层。考虑到现场总线通信的特点，将ISO／OSI参考模型中的3～6层简化为一个现场总线访问层。它是ISO／OSI参考模型的简化形式，既考虑到开放性系统的要求，又兼顾了控制系统的特点。
基金会现场总线（FF）模型如图1的右侧一列所示。它采用了ISO／OSI参考模型中的三层：物理层、链路层和应用层，隐去了3～6层。其中物理层、链路层采用了IEC／ISA标准。应用层分别为两个子层：现场总线访问子层FAS和现场总线报文规范子层FMS。FMS为系统的用户层提供通信服务。FMS提供不同类型的通信信道，称为虚拟通信关系VCR，FAS把VCR映射到底层网络，从而把用户的应用进程同网络技术的发展隔离开来。链路层、访问子层和报文规范子层的全部功能集成在一起称为通信栈（Communication Stack）。
1.1 物理层
现场总线物理层是由物理介质的有关规定和传输数据的信号协议所构成。物理层使数据链路层在发送、接收数据时与物理介质的类型无关。物理层协议是有关于系统安装的一些规定。它规定了以下四个特性：机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。
机械特性：主要涉及到连接器的规格，以及连接器的安装。
电气特性：规定传输线上数字信号的电压高低、传输距离和传输速率等；
功能特性：定义连接器内容插脚的功能；
过程特性：规定了信号的时序关系，以便正确地发送、接收数据。
物理介质可以是IEC物理层技术规范中所规定的任何一种传输介质。例如双绞线、光缆和射频。物理层又可以分成物理介质相关子层与物理介质独立子层。
1.2 数据链路层
现场总线数据链路层（DLL）位于物理层与总线访问子层之间，它为系统管理内核和总线访问子层之间，它为系统管理内核和总线访问子层访问物理层提供服务。为了对现场总线上的各类链路传输活动进行控制，需要在数据链路层上附加协议控制信息。现场总线通信中的链路活动调度、数据接收与发送、链路活动控测与响应、链路时间同步都是通过数据链路层实现的。通过链路活动调度器（LAS）可以对传输介质进行周期和非周期两种访问。
在功能上，DLL可以分成两层，访问总线和控制数据链路的数据传输。
1.3 应用层
应用层直接为客户服务，提供适用于应用、应用管理和系统管理的分布式信息服务。开放系统相互连接的管理包括初始化、维护、终止和记录某些数据所需的功能，这些数据与为在应用进程间传送数据而建立的链接有关。现场总线应用层主要组成部分包括：应用进程、应用进程对象、应用实体和应用服务元素等。应用层主要提供通信功能、特殊功能以及管理控制功能。现场总线访问子层（FAS）提供发布者／接收者、客户／服务器和报告分发三种服务，现场总线报文子层（FMS）则提供对象字典服务、变量访问服务和事件服务。
近几年来现场总线已经得到了越来越多人的重视，它能够在工程建设的基建、安装、维护等阶段为我们节约大量的资金。但有一点往往容易被忽视，即现场总线也可以和电厂的信息网络很好的集成，这样工程人员就可以通过电厂的信息系统查看到有关现场总线系统的信息。本文将着重介绍
序 言
目前很多电厂都将电厂的数字化建设放在一个很重要的位置，而且都建设了比较完善的管理信息系统（MIS）甚至是厂级监控信息系统（SIS），但数字化电厂不仅仅要实现管理过程的数字化，也需要实现生产环节的数字化。现场总线在网络中传输的都是数字量，同时它的网络结构也遵守OSI规定的七层协议，这就为现场总线与电厂信息系统的集成创造了可能性。下面介绍一下现场总线与电厂信息系统集成方面的情况。
一、现场总线通信系统和ISO／OSI参考模型的关系
首先介绍一下现场总线系统所遵守的ISO／OSI参考模型。
ISO／OSI参考模型定义了一个7层的开放系统通信结构。现场总线系统根据现场环境的要求，对模型进行了优化，除去了实时性不强的中间层，并增加了用户层，这样构成了现场总线通信系统模型。例如，基金会现场总线（FF）模型与ISO／OSI参考模型的对应关系如图1所示。
图型的现场总线协议模型图1的中间一列所示，它采用ISO／OSI参考模型中的三个对应层，即物理层、链路层和应用层。考虑到现场总线通信的特点，将ISO／OSI参考模型中的3～6层简化为一个现场总线访问层。它是ISO／OSI参考模型的简化形式，既考虑到开放性系统的要求，又兼顾了控制系统的特点。
基金会现场总线（FF）模型如图1的右侧一列所示。它采用了ISO／OSI参考模型中的三层：物理层、链路层和应用层，隐去了3～6层。其中物理层、链路层采用了IEC／ISA标准。应用层分别为两个子层：现场总线访问子层FAS和现场总线报文规范子层FMS。FMS为系统的用户层提供通信服务。FMS提供不同类型的通信信道，称为虚拟通信关系VCR，FAS把VCR映射到底层网络，从而把用户的应用进程同网络技术的发展隔离开来。链路层、访问子层和报文规范子层的全部功能集成在一起称为通信栈（Communication Stack）。
1.1 物理层
现场总线物理层是由物理介质的有关规定和传输数据的信号协议所构成。物理层使数据链路层在发送、接收数据时与物理介质的类型无关。物理层协议是有关于系统安装的一些规定。它规定了以下四个特性：机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。
机械特性：主要涉及到连接器的规格，以及连接器的安装。
电气特性：规定传输线上数字信号的电压高低、传输距离和传输速率等；
功能特性：定义连接器内容插脚的功能；
过程特性：规定了信号的时序关系，以便正确地发送、接收数据。
物理介质可以是IEC物理层技术规范中所规定的任何一种传输介质。例如双绞线、光缆和射频。物理层又可以分成物理介质相关子层与物理介质独立子层。
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