基金会现场总线系统-未来的技术-已向您敞开大门 |
FOUNDATION fieldbus基金会现场总线技术
FOUNDATION fieldbus基金会现场总线技术包含以下三部分：
物理层
通讯“栈”
用户程序
开放系统互联(OSI)分层通讯模型可用于模拟这些成分。
物理层是OSI的第一层。数据链路层(DLL)是OSI的第二层。现场总线消息规范(FMS)是OSI的第七层。通讯栈包括了OSI模型中的第二层到第七层。
现场总线协议不使用OSI的第三、四、无、六层。现场总线访问子层(FAS)将FMS映射到DLL。
在OSI模型中未定义用户程序。现场总线FOUNDATION fieldbus基金会已规定了用户程序模型，并在现场总线设备及设计用于现场总线设备的AMS与DeltaVPERFORMA-NCE应用软件的开发研制之中加以使用。
当消息在现场总线中传送时，其各部分均由通讯系统中的各层承担。
下图中标明的数字为各层传输用户数据时使用的字节数。
物理层
物理层由国际电工委员会(IEC)与国际测量与控制协会(ISA)的标准来定义。
物理层从通讯栈接收消息，并将其转换成物理信号，然后发到现场总线的传送介质之上；物理层也负责这一过程的逆过程。
转换工作包括添加和去除前导码、开始定界符与结束定界符。
现场总线信号的编码使用曼切斯特双相-L技术。该信号称为“同步序列”，因为始终信息已加于串行数据流之上。数据和时钟信号结合在一起即产生现场总线信号。
现场总线信号接收端将时钟周期一半时的上跳沿解释为逻辑“O”，而将下跳沿解释为逻辑“1”。
现场总线信号使用曼彻斯L技术编码
前导码、开始定界符与结束定界符均定有特殊的字符。
前导码，开始定界符与结束定位符均定有特殊的定府
前导码供接收端使其内部时刻与接受现场总线信号保持同步之用。
开始与结束定界符中使用了特殊的编码N+与N-。N+与N-信号在时钟周期一半时不发生跃迁。接收端利用开始定界符确定现场总线消息的开始。接收端一旦发现开始定界符即开始接受数据，直至收到结束定界符为止。
H1现场总线
H1现场总线可用于温度、液位与流量控制等场合。
其设备可直接从现场总线获取电源，并可于以前运行4-20mA的线路之上工作。
H1现场总线还可支付带总线供电设备的本安现场总线。在安全区内的电源与危害区内的本安设备之间安置本安安全栅。
使用现场总线、对多台设备IS仅需一个安全栅，而在设备内部进行控制
H1现场总线信号传输
传送设备以31.25Kbit/s的速率向50ohm的终端负载发送±10mA，产生1.0V的峰-峰电压，并调研于直流(DC)电压之上。
直流电压范围为9-32VDC。但是，在本安应用中，电压范围视绝缘层额定值而定。
电缆总长为主线与支线长度之和
若使用屏蔽双绞线，主线的长度不能超过1900m(6,232英尺)。其中电缆的长度为主线的长度加上所有支线的长度。如上图所示，主线的两端均设有终端负载。
如果可以选择支线的长度，则其越短越好。支线的总长度收支线数目与每条支线上设备的数目限制，如表所示。
最大支线长度
设备数 最大支线长度
25-32 1m（3.28英尺）
19-24 30m（98.42英尺）
15-18 60m（196.8英尺）
13-14 90m（295.2英尺）
1-12 120m（393.6英尺）
现场总线上可承受的设备总数受诸多因素影响，如各台设备的电耗、电缆类型、是否使用中继器等。
H2现场总线(尚未面市)
H2现场总线将主要面向高级过程控制、远程输入/输出与高速工厂自动化、应用等。
尽管物理层标准允许设备从现场总线获取电源，但是在多数H2应用场合中，设备将自带电源或由现场总线电缆中的独立电源总线(即四线电缆)供电。
H2电压模式信号传输(尚未面市)
变送设备以1.0或2.5kbit/s的速率向750hm的负载发送±60mA，在现场总线上产生9V的峰-峰电压。
H2现场总线信号传输波形
H2电流模式信号传输(尚未面市)
H2现场总线支持特殊的电流模式，本安型总线供电设备方案。该方案中，现场总线信号调研制于16KHz交流电源信号中
现场总线信号传输
H2现场总线线路(尚未面市)
下图为H2现场总线的拓扑图形。由于频率高达1.0Mbit/s，只可采用总线拓扑。不允许存在支线，因为它们可能会产生信号反射，造成现场总线信号失真。
H2现场总线不允许有支线
现场总线上可承受的设备总数受诸多因素影响，如各台设备的电耗、电缆类型、是否使用中继器等。
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