现场总线控制系统的网络变量通信技术

现场总线控制系统中的网络变量通信技术来源 PL C网络的全局 I/ O变量通信。不同现场总线的网络变量通信有所差异 ,这将导致其适用场合不同。这里剖析了 CAN总线 ,L onworks总线及 World FIP总线的网络变量通信机制指出 :CAN具有优秀实时性却具有不确定性 ,L onworks实时性一般而且具有不确定性 ,而 World FIP既具有优良实时性又具有确定性但却是主从方式。这些差异可作为用户设计 FCS系统时的参考     

关于总线国际标准IEC61158的研究报告

(续上期)7 IEC61158 TYPE5 FF HSE基金会总线(FF,Foundation Fieldbus)是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术。其前身是以美国Fisher-Rosemount公司为首,联合Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制订的ISP协议和以Honeywell公司为首,联合欧洲等地的150家公司制订的World FIP协议。屈于用户的压力,这两大集团于1994年9月合并,成立了现场总线基金会,致力于开发出国际上统一的现场总线协议。FF分低速H1和高速HSE两种通信速率。H1的传输速率为31.25kbps,单分段通信距离可达1900m,支持总线供电,支持本安防爆…     

FF现场总线技术中基本类设备的最小实现

基金会现场总线(FF)是众多现场总线中,在面向过程控制领域中最为先进的现场总线标准.但是,FF现场总线协议全集的复杂性使得FF现场总线的设计成为一个非常困难的问题.本文在对FF现场总线协议规范进行全面的理解和分析的基础上,根据FF通讯行规和对FF基本类设备的测试要求,提出了一种可满足FF协议测试的基本类设备的最小子集及其软硬件实现方案.这种最小实现使得更多的常规仪表生产厂家能够自行将其产品升级为现场总线仪表,且可最大限度地降低仪表的附加成本.     

FF现场总线系统实时通信的分析及启发式调度

本文研究了单网段FF现场总线系统中具有时间约束和次序约束的远程周期信息的实时通信，通过调整释放时间和截止期来考虑和描述它们的通信次序约束，并提出了一种简单，有效的基于启发式的FF调度时间表的构建算法，以保证远程周期信息的时间约束。     

基于MODBUS无线总线测控系统

本文提出了将工业现场总线ModBus通讯标准引入到nRF无线通讯技术中,组成ModBus无线总线测控系统.采用nRF905芯片作为无线收发模块的核心,主机和分机的信息交换以射频无线总线的方式实现,数据的无线传输遵循ModSus(RTU)通讯协议,采用半双工的工作方式,频率工作在ISM频段.按照ModBus协议的RTU模式,设计RTU消息帧的结构和格式,通过无线总线实现了主机与分机之间的信息传输和控制各个分机的工作.     

FF H1总线访问子层中应用关系AR

在基金会现场总线网络中,设备之间通过虚拟通信关系VCR来传送信息.文中介绍了VCR在FF H1总线访问子层的部分--应用关系AR,包括AR的作用、类型、不同类型的区别、建立方式以及撤销方式等.     

DCS本地总线通信协议与FF H1设备互操作技术研究与实现

针对传统核电站非安全级DCS不具备现场总线FF H1设备接入功能,无法实现两者间的信息交互,本文在分析FF H1总线协议内容的基础上,改进了DCS本地总线协议链路层,完成DCS控制系统对FF H1设备进行功能块及参数组态,实现DCS控制系统与FF H1设备间实时性信息交互;同时,研发了一套相应的网关模块,用以FF H1设备与非安全级DCS系统之间的互连互通。通过系统互操作测试,结果表明本文提出的系统可实现DCS本地总线与FF H1设备互操作,具备系统信息传输功能,对核电站智能化推进具有工程实用价值。     

PROFINET在废水装置上的应用

介绍新建废水装置工艺流程,控制系统采用西门子PLC作为控制核心,数据传输采用PROFINET总线方式为主线,Profibus—dp现场总线为支线的通讯模式,并与winCC的灵活组态相结合构成完美操作系统,采用PROFINET总线与管理层实现远程通讯,实现了工厂生产管理的科学性、稳定性、开放性,为整个装置的正常生产、远程监控、信息化管理提供了可靠保证。     

现场总线控制系统的设计与应用

阐述了现场总线的发展及基金会现场总线(以下简称FF)的特点和拓扑结构,根据基金会现场总线在BAYER涂料项目中的应用,详细介绍了FF控制系统、FF现场仪表选型、FF现场总线网段设计、现场总线配线设计等工程设计过程及其与常规控制系统的不同,并阐述了FF现场总线在项目中出现的一些问题,以及优缺点。     

FF非周期通信的带宽分配优化策略研究

在FF的过程控制应用中，为确保时间限制严格的非周期通信，对非周期通信带宽分配了过高的比例，造成通信带宽的浪费。为了提高FF通信带宽利用率，基于优先权机制，分析了FF通信的带宽分配，并对两种带宽分配策略进行了分析研究和性能比较。在此基础上对所得结果作进一步推广，给出了FF非周期通信带宽分配的优化策略。     

Worst-case response time of aperiodc message in WorldFIP and its improvement in real-time capability

How to support real-time traffic of aperiodic messages using WorldFIP is investigated in this paper. Transmission of aperiodic message within WorldFIP is a very complicated procedure because it is concerned with left time in a microcycle and must successively experience three different stages, indicating, identifying, and transmitting aperiodic message. This paper presents an integrated approach to analyze the worst-case responding time (WCRT) of aperiodic message, through integrating transmission of periodic message and these three stages of aperiodic message together. To decrease pessimistic factors in WCRT of aperiodic message, priority of aperiodic message is considered. Detail analysis of the WCRT of aperiodic message indicates that the current scheduling method cannot effectively utilize priority to guarantee important aperiodic messages. Then improved scheduling methods, one adding priority and another adjusting the schedule table, are proposed. The improved methods are finally validated by case studies.     

Communication performance analysis and comparison of two patterns for data exchange between nodes in WorldFIP fieldbus network

Data exchange patterns between nodes in WorldFIP fieldbus network are quite important and meaningful in improving the communication performance of WorldFIP network. Based on the basic communication ways supported in WorldFIP protocol, we propose two patterns for implementation of data exchange between peer nodes over WorldFIP network. Effects on communication performance of WorldFIP network in terms of some network parameters, such as number of bytes in user’s data and turn-around time, in both the proposed patterns, are analyzed at length when different network speeds are applied. Such effects with the patterns of periodic message transmission using acknowledged and non-acknowledged messages, are also studied. Communication performance in both the proposed patterns are analyzed and compared. Practical applications of the research are presented. Through the study, it can be seen that different data exchange patterns make a great difference in improving communication efficiency with different network parameters, which is quite useful and helpful in the practical design of distributed systems based on WorldFIP network.     

基于总线网络的企业电网监控系统

为了较好地解决企业小电网中各类发电厂和变电站的信息融合和全方位监控,提高通信的可靠性问题,结合韩城矿务局煤矿电网的实际,提出了一种基于WorldFIP Bus／Internet新技术的企业电网监控系统,分析了WorldFIP总线的技术优势,设计出了监控系统的硬件结构图,阐述了系统功能、数据通信和软件设计。该系统层次清晰,通信灵活,组态方便,具有可操作性,特别适合于环境较差的工矿企业小电网实现自动化。     

1553B总线上消息的实时调度

为了优化1553B总线传输性能,降低总线上消息传输的延迟时间,讨论了周期消息和非周期消息混合传输情况下总线上的消息调度策略。首先,借鉴周期任务的调度模型对周期消息进行建模,提出了改进的速率单调消息调度算法。然后,利用排队论建立非周期消息的M/M/1排队模型,定量分析了1553B总线的平均响应时间和总线利用率等时间性能参数,并对非周期消息的延迟时间进行优化,推导出总线最优服务率和最小平均延迟时间的计算公式,给出了非周期消息的调度算法。最后,对上述算法在消息混合传输下的可调度性进行了验证。实验结果表明,在总线利用率达96%时,混合消息的平均响应时间为0.713ms。在消息混合传输的情况下,非周期消息的平均响应时间和M/M/1排队模型下理想的非周期响应时间偏差不超过10%。上述算法时间响应特性良好,能够保证周期消息和非周期消息的实时调度。     

控制网络的性能分析与评价

通过对支持工业现场设备实时通信控制网络的研究，为通信协议的改进和实际工程应用提供指导。从周期性信息时延的确定性、有界性和网络性能出发，对CAN总线（CSMA／CA）、Ethernet（CSMA／CD）、Profibus总线（混合介质访问方式）和FF总线（集中介质访问方式）的通信机制进行定量和定性的对比分析。由信息负载率与吞吐量、平均信息时延、通信冲突率和网络利用率的关系可知，CAN总线在诸多性能方面优于Ethernet，FF总线在实时性方面优于Profibus总线。因此CAN总线特别适合于短通信距离的基于事件触发的现场信息实时通信，FF总线适合于对周期性信息具有严格实时性要求的应用场合。     

MSC1210在FF总线智能压力变送器中的应用

研制了具有FF总线通信功能的智能压力变送器，主要由传感器、通信接口、媒体访问单元三部分构成。采用内含多通道24位A／D转换器的MSC1210单片机。具有结构简单、精度高、功耗低和全数字的通信功能等优点。分别从硬件和软件两个方面具体介绍了FF总线智能压力变送器的原理及具体设计。     

基于基金会现场总线高速以太网的软PLC设备的研制

基金会现场总线（FF）对离散信号的处理能力不强，需要在其上集成PLC以弥补其不足。为此，研制了基于基金会现场总线高速以太网（FF HSE）的软PLC设备。阐明了该设备的系统组成、工作原理、开发系统和目标系统的设计与实现方法。提出了一种新颖的设计方案：在软PLC目标系统中采用2个嵌入式控制器分别实现系统的通信与控制功能。用于通信功能的嵌入式控制器把软PLC的分散控制功能集成到了基金会现场总线上。实验结果表明，设备对高速离散信号的处理能力强，能够无缝地集成于FFHSE上，有效地增强了FF现场总线控制系统对离散信号的处理能力。