基金会高速现场总线FF－HSE分析与应用研究
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1 前言
基金会现场总线（FF）是专为过程自动化而设计的通讯协议。FF现场总线最初包括低速总线H1（速率为31.25kbps）和高速总线H2（速率为1Mbps和2.5Mbps）两部分。但随着多媒体技术的发展和工业自动化水平的提高，控制网络的实时信息传输量越来越大，H2的设计能力已不能满足实时信息传输的带宽要求。鉴于此，现场总线基金会放弃了原有H2总线计划，取而代之的是将现场总线技术与成熟的高速商用以太网技术相结合的新型高速现场总线-基金会HSE（High Speed Ethernet）现场总线，并于2000年3月发布了HSE的最终规范。
2 通信结构和网络拓扑
HSE是一种基于Ethernet+TCP/IP协议、运行在100Base-T以太网上的高速现场总线。它能支持低速总线H1的所有功能，是对H1的补充和增强。
2.1 通信结构
HSE模型采用了OSI参考模型中物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层，并在应用层上增加了用户层，形成6层的通信模型。HSE的通信结构和模型分层的对应关系如图2—1所示。
HSE的结构是一个增强型的标准以太网模式。底层采用标准以太网IEEE802.3μ的最新技术和CS-MA/CD链路控制协议来进行介质的访问控制。TCP/IP协议是标准以太网的重要协议，它位于网络层和传输层，实现面向连接和无连接的数据传送，并为分布式主机控制协议（DHCP）、简单网络时间协议（SNTP）、简单网络管理协议（SNMP）和现场设备访问代理（FDAAgent）提供传输服务。HSE系统和网络管理代理、功能块、HSE管理代理和现场设备访问代理都位于用户层和应用层中，提供设备的描述和访问、功能块应需添加任何专用设备即可直接连入高速网络，同时也从另一方面增强了HSE设备的互操作性。
2.2 网络拓扑
HSE设备分为4类：主机设备、链接设备、网关设备和以太网现场设备，其功能分别为对系统进行组态、监控和管理，将H1总线段链入FF-HSE网络，实现与其它标准总线通信，连接高速I/O设备或PLC。HSE可直接使用以太网的交换设备、路由器等，通过双绞线或光纤等将HSE设备连接起来，建立HSE总线控制网络。如图2—2所示。
3 HSE功能特色
HSE除了具有高带宽和更好的开放性之外，灵活的网络和设备冗余形式以及灵活功能块技术是HSE的两个特色技术。
3.1 冗余形式
HSE的特色之一是它的冗余设计。HSE规范支持包括标准以太网应用的冗余。HSE冗余提供通信路径冗余（冗余网络）和设备冗余两类，允许所有端口通过选择连接，如图3—1所示。
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