基金会高速现场总线FF－HSE分析与应用研究
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通信路径冗余是HSE交换机、链接设备和主机系统之间的物理层介质冗余，或称介质冗余。冗余路径对应用是透明的，当其中一条路径发生中断时，可选用另一条路径通信。而设备冗余是为了防止由于单个HSE设备的故障造成控制失败，在同一网络中附加多个相同设备。由图2-1的通信模型结构可知，每个HSE设备中专门设计了一个HSE的LAN冗余实体（HSELRE），提供容错处理，LAN冗余实体周期地发送和接收冗余诊断信息。每个HSE设备通过诊断信息建立一个网络状态表，它记录着连入网络中的所有HSE设备的详细状态信息，根据这张网络状态表，LRE来选择决定使用哪条路径或端口来传送信息。HSE的容错处理方法增强了控制网络的可靠性和安全性。
3.2 灵活功能块
功能块是FF的技术特色之一，但是在灵活功能块推出之前，FF设备根本不接收传统的离散信号。HSE不仅支持FF所有标准功能块，而且增加了灵活功能块（FFB，Flexible Function Blocks），以实现离散控制，这是HSE的又一特色。灵活功能块是具体应用于混合、离散控制和I/O子系统集成的功能模块，它包含了8个通道的多路模拟量输入输出、离散量输入输出和特殊应用块，并使用IEC61131-3定义的标准编程语言，也可以使用于H1中。灵活功能块的应用包括联动驱动、监控数据获取、批处理、先进I/O子系统接口等，它支持多路技术、PLC和网关，可以说给用户提供了一个标准化的企业综合协议。
4 应用实例和前景展望
以下给出一个FF-HSE现场总线用于水位和温度控制的例子，系统结构如图4—1所示，整个系统采用Smar公司的FF现场总线控制设备与软件。在系统中，通过10/100M的交换机，将DFI302、管理计算机和监控站连入到HSE网络中。DFI302是结合了链路设备、现场设备、网关3种功能的FF现场总线控制器、接口和主机系统，其中的链接部件DF51将控制温度、水位的H1控制链路接入HSE网络。在上层监控站，通过SYSCON软件进行系统逻辑和控制策略组态;采用支持OPC技术（OLEfor ProcessControl）的AIMAX组态软件开发人机界面。
这种网络形式，使得系统的开放性大大增强，用户可以进行灵活的系统组态和系统集成。我们知道，无论是以太网还是TCP/IP都没有形成一个完整的通讯协议栈，还需要应用层和用户层来形成一个开放的标准。HSE恰恰包括了所有这些层次，使得HSE成为真正意义上的完全开放协议，使得从设备到会议室的信息集成变得紧密而简洁。HSE的设计目标就是具有控制功能的Internet，这种网络形式为通过3 W的远程操作奠定了基础。它的多层次冗余设计大大增加了控制系统的可靠性，灵活的功能块使得HSE可以为离散制造业提供理想的解决方案。
HSE充分体现了现场总线不仅是通讯协议，也是一种编程语言的概念，使得系统的组态、设备维护和诊断用统一的语言即可实现。HSE和H1相结合，使得基金会现场总线覆盖了更宽广的控制应用领域，将给工业自动化提供高性能的网络结构形式。HSE将具有广阔的应用前景。
5 结束语
HSE提供了一种以经济的以太网硬件和软件为构架，低成本、高速的过程控制网络。以100Mbit/s运行的HSE用于高速过程自动化、批处理、离散控制应用中，同时也提供工厂管理和MIS系统的信息积累。HSE加强了以太网在工业领域中的地位，使FF技术涵盖现场网络层和控制网络层，完全可以构筑大型带有层次调度控制功能和仪表电气综合控制能力的系统。
参考文献：
[1] Dr.Manfred Patz.Fieldbus Foundation High Speed Ethernet [J].Softing GmbH.2000.
[2] S.J.Vincent.FOUNDATIONTMFieldbus High Speed Ethernet Control System[J].Fieldbus Inc.2001.
[3] 阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京：清华大学出版社，1999.
[4] 冯冬芹，等.基金会现场总线的发展与特点[J].自动化仪表，2001，22（6）.
[5] 李嘉，杨佃福.引入以太网技术是现场总线技术发展的一个必然趋势[J].自动化仪表，2001，22（5）.
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