现场总线技术大全.ppt

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1、现场总线控制系统大全(FCS),What is Fieldbus?,现场总线控制系统组成,DCS控制系统与FCS控制系统的对比,典型现场总线控制系统System302,现场总线仪表,第七章：现场总线控制系统,主要讲解内容 一、现场总线技术的发展 二、基金会现场总线通信技术 三、基金会现场总线技术的应用 四、典型现场总线控制系统,一、现场总线技术的发展,Definition of Fieldbus,Technological Paradigms,仪表智能化是实现仪表网络化的基础,支持FF H1协议的智能型温度变送器的硬件结构,支持HART协议的智能型温度变送器的硬件结构,开放系统互连（OSI）参

2、考模型,ISO/OSI参考模型是国际标准化组织ISO为实现把开放系统（即为了与其它系统通信而相互开放的系统）连接起来，而于1978年建立起来的分层模型，1983年成为正式国际标准（ISO7498）。ISO/OSI参考模型提供了概念性和功能性结构，该模型将开放系统的通信功能划分为七个层次，即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层与应用层，如图所示。其中，13层用于网络链接，47层提供从源到目标“端到端”的、与网络无关的传输服务。由于27层大都由软件来实现，因此通常称作“通信栈”。,开放系统互连（OSI）参考模型,OSI七层模型,OSI模型分层的原则是每层应当实现一个定义明确的功能，每

3、层功能的选择应该有助于制定网络协议的国际标准，各层边界的选择应尽量减少跨过接口的通信量。物理层提供有关同步和比特流在物理媒体上的传输手段。数据链路层用于点到点或点到多点间建立、维持和拆除链路连接，实现无差错数据传输的功能，其中包括差错控制、数据成帧、同步等控制。网络层规定了网络连接的建立、维持和拆除的协议，其主要功能是利用数据链路层所提供的相邻节点间的无差错数据传输功能，通过路由选择和中继功能，实现两个系统之间的连接。,OSI七层模型,传输层提供从源到目标“端到端”的通信控制，是寻求数据通信的应用软件与外部网络的接口，其基本功能是从会话层接收数据，并且在必要时把它分成较小的数据单元，传递给网络

4、层，并确保到达对方的各段信息正确无误。通常，会话层每请求建立一个传输连接，传输层就依据信息吞吐量，为其建立（或复用）一个或创建多个网络连接。从某种意义上讲，传输层使会话层不受硬件技术变化的影响。会话层允许不同机器上的用户建立会话关系，并提供了对某些应用有用的增强服务会话，其主要功能是根据在应用进程之间的约定，按照正确的顺序收、发数据，进行各种形式的会话。,OSI七层模型,会话层允许不同机器上的用户建立会话关系，并提供了对某些应用有用的增强服务会话，其主要功能是根据在应用进程之间的约定，按照正确的顺序收、发数据，进行各种形式的会话。表示层的主要功能是把应用层提供的信息变换为能够共同理解的形式，提

5、供字符代码、数据格式、控制信息格式、加密等的统一表示。表示层仅对应用层信息内容的形式进行变换，而不改变其内容本身。应用层是OSI参考模型的最高层，其功能是实现应用进程（如用户程序、终端操作员等）之间的信息交换，涉及诸如文件传输、分布式数据库操作、远程控制等之类的应用系统管理任务。,OSI七层模型,在通信参考模型中，最重要的概念是服务、协议及接口。服务定义了上下相邻两层之间的关系，其中，下层是服务提供者，上层为服务用户。某一层的接口告诉上面的进程如何访问它，它定义需要什么参数以及预期结果形式。同层对等实体之间的数据交换则要遵守一定的通信规则，即相关层的协议，协议是定义关于交换帧、分组或报文的格式

6、及意义的一组规则。每一层中，依照协议，实现服务功能的软件或硬件通常称作通信实体（entity）,不同机器上同一层的实体称作对等实体.完整的应用过程则由提供不同级别服务的实体以及实体之间的信息传输组成。其中，上下层之间的传输由上层向下层提出服务请求，下层作出确认；或下层将信息通知上层，上层作出应答来完成。,HART 通信技术,HART（Highway Addressable Remote Transducer）即：可寻址远程变送器数据高速公路。HART协议是唯一向后兼容的智能仪表解决方案，在一条电缆上可以同时传递420mA 模拟信号和数字信号。HART 在提供现场总线的好处时，保留对现有420m

7、A系统的兼容性。HART协议以ISO/OSI模型为参照，使用其中的1、2、7三层，各层功能分别介绍如下：,HART协议物理层,物理层规定HART通信采用标准的BELL 202频移键控（FSK）信号，以低电平加载于420mA模拟信号上，使用两种不同的频率，即1200HZ和2200HZ分别代表逻辑“1”和“0”，如图所示。由于正弦信号的平均值为零，所以它对模拟信号没有影响，这是HART通信标准重要的优点之一。HART信号要被智能设备检出，必须具有0.25V以上的峰-峰值电平，因此两线制智能设备与电源之间至少要有250以上的电阻，以免这一信号被电源的低阻抗所短路。,HART=模拟+数字通讯,HART

8、=模拟+数字通讯,HART协议数据链路层,HART协议数据应用层,HART应用层规定了HART命令，智能设备从这些命令中辨识对方信息的含义。这些命令分为三类：通用命令（Universal Commands）；普通应用命令（Common-Practice Commands）及专用命令（Device-Specific Commands）。第一类命令是通用的，对所有遵从HART协议的智能设备都适用。例如，读制造厂名及产品型号、读过程变量及单位等。第二类命令对大多数智能设备都适用，但不要求完全一样。适用于常用的操作，如写时间常数、量程标定等。第三类命令是针对各种具体设备的特殊性而设立的，因而，它不要求

9、统一。,HART通信设备的接线图,HART通信设备的接线图,HART的两种通信模式,一、HART 主/从（Master/Slave）或“问答式”通讯(正常HART 模式)：,HART的两种通信模式,二、一些设备支持HART“成组（Burst）通讯”模式(可选)：,HART协议的多站连接方式,HART 协议也支持在一个配置为多挂接的网络中在一条线对上连接多个设备，如图6。在多挂接应用中，通讯限定于数字主/从方式。流经每一个从设备的电流固定在一个用于驱动该设备的最小值(通常为4mA)，而与过程毫无关系。,现场总线国际标准,现场总线国际标准,目前，在八种国际现场总线通信协议标准（IEC 61158）

10、中，基金会现场总线就占有两个标准，即低速现场总线“FF H1”及高速现场总线“FF HSE”。其中，前者于1996年发表，是专为过程控制开发的，用于取代420mA模拟信号传输标准，支持总线供电和本质安全，符合IEC物理层国际标准（IEC61158-2）。FF-HSE标准于2000年发布，是与FF H1配套的，主要用于工业实时网络中的主设备间通信数据量较大或对响应时间有苛刻要求的场合，如断续生产的制造业，以及上位监控一级。FF H1与FF HSE统称为“基金会现场总线”。下面重点介绍FF H1的基本通信原理及其应用。,二、基金会现场总线通信技术,基金会现场总线（简称“FF总线”）是目前最具发展前

11、景，最具竞争力的现场总线之一，它的前身是以Fisher-Rosemount公司为首，联合80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首，联合欧洲150家公司制定的WorldFIP协议，两大集团于1994年合并，成立“现场总线基金会（Fieldbus Foundation）”，并致力于开发统一的现场总线标准。截止目前，现场总线基金会已拥有一百多个成员，这包括世界上最主要的自动化设备供应商，如AB、ABB、Yokogawa、Honeywell、Smar、FUJI Electric等等。,基金会现场总线通信技术,基金会现场总线同样采用了简化的ISO/OSI参考模型，具有典型的三层结构，即物

12、理层（PHL）、数据链路层（DLL）以及应用层（APL），后两者统称为“通信栈”。此外，与ISO/OSI参考模型不同的是，基金会现场总线不仅指定了通信标准，而且还对使用总线通信的用户应用进行了规范，形成了独有的用户应用层（User Application Layer），简称用户层。虽然这会使协议规范内容变得复杂，但却为不同厂商设备间的可相互操作性带来了方便，并使各厂产品的独有功能在用户层上更易于实现。,1.基金会现场总线基本网络模型,基金会现场总线模型,基金会现场总线模型,下面来看用户数据是如何在基金会现场总线上进行传输的。在同层对等实体间交换的数据单元，被称为“协议数据单元（PDU）”。一个

13、PDU内包含一个可选数据项，称为“服务数据单元（SDU）”，该SDU即是紧邻上一层的PDU。一个用户数据在总线上传输时，其首先从发送方应用实体向下穿过称为“虚拟通信关系（VCR）”的通信通道进入传输导线，其间每过一层都要附加称为“协议控制信息（PCI）”的层控制信息。当该报文到达接收站点后，向上穿过VCRs最终到达接收方用户应用。其间每过一层，都要依据PCI完成一定的操作，并将本层PCI从数据报文中除去。,FF H1 各层协议数据的生成,基金会现场总线模型,基金会现场总线模型,一个现场总线设备拥有许多虚拟通信关系VCR，这样它可以在同一时间与多个设备或应用进行通信，不同VCR根据在应用层中指定

14、的“索引号（Index）”来识别。其它设备则依据在数据链路层中指定的数据链路地址（DL_地址）来区分VCR。一个VCR采用一个队列（先进先出内存区）或缓冲区来存放报文信息。网络组态通过网络管理将正确的索引号（Index）及DL_地址信息设置给VCR。以上勾勒出了现场总线数据通信的大致轮廓，下面的讲解将围绕基金会现场总线的协议展开，首先介绍物理层协议规范，这部分内容对于现场总线系统的搭建具有直接的指导意义。随后将讲解通信栈的具体内容，即基金会现场总线的基本通信原理，这些知识有助于加深了解基金会现场总线通信是如何支撑功能块应用的。最后介绍用户应用层，该层直接涉及到现场总线技术的工程应用。,2.基金

15、会现场总线物理层规范,物理层接收来自通信栈的由“0”和“1”组成的数据信息，将其转换为电的或光的物理信号（信号编码），并传送到现场总线的传输媒体上（线路驱动）；反之，把来自总线传输媒体的物理电或光信号转换为数据信息（信号解码），送往数据链路层转换工作包括添加或去除前导码、帧前定界码及帧结束码，如下图所示物理层涉及到传输线、信号、波形、电压及所有与电和光相关的属性。现场总线信号采用熟知的曼彻斯特编码技术，其在一个bit时间段的中间时刻将数据编码为电压的变化，换句话说，每个时钟周期被分成两半，用前半周期为低电平、后半周期为高电平形成的脉冲正跳变来表示0；用前半周期为高电平、后半周期为低电平形成的脉

16、冲负跳变来表示1。这样处理，其优点是编码信号中将同时包含数据与时钟信息，使接收端可从所接收到的信号中提取时钟信号；另外，信号无直流分量，因而可用变压器进行电气隔离。由于此种数据编码产生的串行数据流中隐含了同步时钟信号，因而属于“同步串行通信”，传输效率高。,现场总线数据信号的编码及波形,现场总线数据信号的编码及波形,前导码为置于通信信号最前端而特别规定的8位单字节数字信号：10101010，用于接收方内部时钟与接收到的现场总线信号的同步。当采用中继器时，前导码可以多于一个字节。帧前定界码和帧结束码用作帧边界标志，这两个字段内使用的是模拟编码而非0和1，其中使用了特殊的N+（Non-Data P

17、lus）和N-（Non-Data Minus）码，它们在每个时钟周期的中间不会发生跳变，因而它们不会偶然出现在数据当中，仅供接收器用来识别物理层服务数据单元（PHL SDU）即数据链路层协议数据单元（DL PDU）的开始和结束标志，以使物理层可以发送DL PDU中任意“0”和“1”的组合。,现场总线设备网络接线图,现场总线设备网络接线图,阻抗匹配器可无源实现（由50电阻与5mH的电感串联组成）或通过阻抗控制电路有源实现；在每一现场总线段的两端需要两个线路终端阻抗匹配器每个终端器由100电阻和一个电容串联组成，形成对31.25kHz频率信号的带通电路终端器应安装在主干电缆的两端尽头，跨接在两根信

18、号线之间如下图所示，这样配置使得其等效阻抗为50。总之，H1物理层实现了现场仪表与上位系统间的低速、本安、总线供电的接口标准。,现场总线物理层规范,现场总线数据信号发送的等价电路及信号波形,安全火花防爆系统,构成一个安全火花防爆系统的充分和必要的条件是:1)在危险现场使用的仪表必须是安全火花型的 2)现场仪表与非危险场所(包括控制室)之间的电路连接必须经过防爆栅。,安全火花防爆系统,安全火花仪表是从电路设计开始就考虑防爆，把电路在短路、开断及误操作等各种状态下可能发生的火花都限制在爆炸性气体的点火能量之下，是从爆炸发生的根本原因上采取措施解决防爆问题的，因而被认为可以和气动、液动仪表一样列入本

19、质安全防爆仪表之内。防爆栅又称安全保持器，是一种对送往现场的电压和电流进行严格限制的单元，可保证各种事故状态下进入现场的电功率在安全的范围之内，因而是组成安全火花系统必不可少的环节。只有这样，才能保证事故状况下，现场仪表自身不产生危险火花，从危险现场以外也不引入危险火花。,两线制力平衡式压力变送器,安全火花型防爆仪表,基金会本安现场总线系统,基金会本安现场总线系统,齐纳式防爆栅典型电路：,基金会本安现场总线系统,隔离式防爆栅（I.S.Galvanic Isolator）：,3.现场总线数据链路层,在自动化领域，对等实体之间主要包括两类数据交换：1.时间响应特性要求高的实时过程变量 过程变量直接

20、影响着受控系统，其数据长度有限，但实时性要求高，如各种检测变量，控制器输入/输出数据等；过程变量又分为可预测的周期性变量及不可预测的异步事件变量两种,前者发生的时刻为控制应用准确预知，要周期性进行传输；后者通常为诸如报警，故障提醒等发生时刻不可预测的非周期性事件信息。2.非实时性参数（Parameters）或消息报文（Messages）一般参数或消息报文允许长度较长，实时性要求不高，主要涉及高层的组态功能、程序上载/下载及参数设定，对等实体发送消息等。,总线仲裁器集中调度的方法,总线仲裁器集中调度的方法（续）,令牌循环访问控制方式,令牌循环访问控制方式（续）,基金会现场总线采用的方法,基金会现

21、场总线采用的方法（续）,基金会现场总线采用的方法（续）,基金会现场总线采用的方法（续）,现场总线数据链路层,基金会现场总线(FF H1)数据链路层根据工业现场仪表在测量、控制与系统维护等方面的应用要求，将集中调度式通信（WorldFip）与令牌循环的通信控制方式(Profibus)有机结合起来，使得网络节点设备间的通信能够最有效地使用总线带宽，既可保证周期性变量的准确定时传输，同时又通过令牌循环调度机制赋予每一节点设备在定周期传输的间隙时间内自主通信的权利，保证了整个现场网络的实时性。数据链路层涉及到数据、地址、优先级、介质访问控制以及其它与报文传输有关的信息。,现场总线数据链路层,周期变量的

22、集中调度以及通信令牌的发放等均由称为“链路活动调度器”（Link Active Scheduler，简称：LAS）的现场设备统一管理，所谓“链路活动调度器”是指现场总线网段内对链路活动进行集中调度管理的现场设备。这里，强调“链路（Link）”是由于一个现场总线网络可能包含许多个网段即链路，它们通过网桥互连。每个链路都拥有自己的活动调度器负责独立管理相关的网络通信。而“活动（Active）”意指在一个链路内可能有一个以上设备有能力成为LAS，但此刻只能有一个设备实际承担调度器的角色（即处于“活动”状态）。,现场总线数据链路层,“调度器（Scheduler）”则严格依据事先定义好的调度表在规定的时

23、刻触发受调度的通信；并根据下次受调度通信启动之前是否有足够长的时间，来决定是否将令牌发送给另一设备，以实现非调度的自由通信；或者进行一些其它的链路管理活动如探测新的节点设备等。依据现场设备在基金会现场总线内可能承担的角色不同，可将现场设备分为三类，即基本设备、链路主设备(Link Master，简称“LM”)以及网桥。凡有能力成为LAS的设备均称为链路主设备,均有机会充当LAS。网桥属于网络链接设备，除具有LM的功能外，主要用于网段链接。凡没有能力成为LAS的设备称作基本设备.,现场总线数据链路层,在数据链路层中，实体间的通信靠数据链路地址(DL_address)来标识数据链路地址由三个部分组

24、成：即链路域(Link，双字节)，节点域(Node,单字节)，以及选择器域(Selector，单字节)。当报文传送要跨越网桥到达其它链路时，链路需要用链接域来标识当在本链路内部通信时，此链接域可以省略。选择器域是设备内部用来标识上层虚拟通信关系（VCR）的单字节地址，当两通信实体间的VCR相连时，用显示在该域内的数据链路连接端点（简称作“DLCEP”）来标识当一个VCR未与任何其它VCR相连，但可自由发送或接收报文时，用该域内的数据链路服务访问点（简称作“DLSAP”）来标识DLCEP与DLSAP有不同的地址区间有好多数据链路地址保留用作特殊用途例如，设备共享通用DLSAP地址用于接收报警信息

25、。,现场总线数据链路层,现场总线数据链路层地址,数据链路层数据链路地址(DL_address)：,现场总线数据链路层地址,默认地址是保留给正等待节点地址分配的现场设备使用的非访问节点地址，借此可避免与现场运行设备地址的冲突；同时，等待链路活动调度器将它送入网络，即从LAS获得分配的节点地址。临时设备使用的地址又称作访问地址，临时设备通过此地址接入总线网络，并一直保留在这一地址上，对已运行在网络上的现场设备进行组态。,受调度的通信过程,非调度自由通信,优先级的动态管理,LAS通过更新优先级来控制报文的传输优先级分为三级:最高(Urgent，64字节)、一般(Normal，128字节)以及 最低(

26、Time-available，256字节)前两者被认为是响应时间要求高的(Time-critical)优先级在LAS调度中，根据调度时间表发送的强制数据报文（即CD调度）具有最高的优先级余下其它操作被安排在受调度通信之间进行当令牌（包含指定优先级及授权持有时间信息）在短时间内给遍了所有设备后，LAS就通过降低优先级来给设备更多的时间当令牌在“目标令牌循环时间”这一网络参数指定的时间内没有走遍所有设备时，LAS就提高优先级来使令牌在期望的时间间隔内给遍所有的设备,现场总线的链路维护,现场总线上可以对传递令牌（PT）作出响应的所有设备的列表称为活动表（Live List），该表包含现有总线上所有运

27、行设备的节点地址、物理设备位号以及设备ID。新的设备可以随时接入现场总线LAS周期性地对那些不在活动表内的节点地址发出节点探测信息PN，如果这个地址有设备存在，它就会立刻返回一个探测响应信息PRLAS收到PR，就将这个设备添加入活动表中，并且发给这个设备一个节点启动信息（Node Activation message），以确认将其增加到了活动表中LAS对活动表中的所有设备发送PT的工作每循环完成一次，至少要探测一个地址,现场总线的链路维护,现场总线设备只要能对来自LAS的PT作出响应，它就会一直保留在活动表内如果一个设备既不使用令牌，也不把令牌马上返还给LAS，经过连续三次试验，LAS就将其从

28、活动表中去除 每当设备添加到活动表，或从活动表中去除，LAS就会对活动表中的所有设备广播这一变化，以使每个设备都能够保持一个正确的活动表的拷贝 LAS按照预定的时间间隔，采用时间发布信息帧TD周期性地在现场总线上广播其数据链路时间（LS-时间），以便网络上的所有设备都可参照同一时间基准，分别在预定时刻启动其用户层中功能块的执行或进行通信调度。数据链路时间也通常被称作“网络时间”。,现场总线数据链路层,数据链路层的结构图,现场总线数据链路层,服务原语：服务在形式上是由一组原语（Primitive)来描述的，这些原语供用户和其他实体访问该服务。服务原语可以分为如下四类：,现场总线数据链路层,现场总

29、线数据链路层,4.现场总线应用层,现场总线应用层（FAL）为用户程序访问现场总线通信环境提供必要的手段，从这一点来看，FAL可看作是相关应用程序之间的一个“窗口”。基金会现场总线应用层包含现场总线访问子层(FAS)及现场总线报文规范子层(FMS)，前者管理数据的传输，后者负责对用户层命令进行编码与解码。,现场总线访问子层（FAS）,现场总线在数据链路层与应用层之间没有ISO/OSI的46层，所以，现场总线访问子层直接将来自应用层的服务请求映射到数据链路层，即将端到端的服务请求映射到网络，利用数据链路层的确定性的受调度通信与不受调度的非周期型通信，为总线报文规范层提供称为“应用关系(AR)”的逻

30、辑通信通道，它是虚拟通信关系（VCR）管理的最重要部分，其服务类型由VCR描述。FAS为上层应用提供了三种通信模型，即客户-服务器(Client-Server)模型、发布者-预定接收者(Publisher-Subscriber)模型及源方-收存方(Source-Sink)模型。根据这三种模型，形成如下三种虚拟通信关系(VCR)。,现场总线访问子层（FAS）,1.发布/预定接收型虚拟通信关系 发布-预定接收型虚拟通信关系用来链接功能块当作为发布者的功能块运行后，其输出数据就存储在发布者VCR的缓冲区中一旦接收到LAS发送来的强制数据CD PDU后，就通过DT PDU向总线上的所有设备“发布”或广

31、播这一数据，希望接收这一数据的设备被称为“预订接收者”，其接收到这一PDU后，就将这一数据送给预定接收的功能块例如，模拟输入块AI的输出OUT到PID控制块的过程输入IN之间的连接就属于这种情况 发布者-预定接收者模型属于采用DLCEP(数据链路连接端点)的一对多、面向连接的单向缓冲型通信，主要用于仪表内功能块间的数据传输，是具有最高优先级的受调度通信缓冲型意味着只有最近发布的数据保留在网络缓冲器内，新的数据会完全覆盖先前的数据,发布/预定接收型虚拟通信关系,发布/预定接收型虚拟通信关系,现场总线访问子层（FAS）,2.报告分发型虚拟通信关系 报告分发型虚拟通信关系用于在总线上广播信息，是一种

32、由用户发起的、非周期的、排队式、一对多的无连接型单向通信方式当源方VCR收到来自链路活动调度器LAS的传递令牌PT时，就把队列中的信息发送给由其VCR所指定的一共用DLSAP(数据链路服务访问点)地址(称为“组地址”，即有一组设备将接收该报文)收存方VCR都具有同样的共用DLSAP地址，都从源方接收同样的信息 基金会现场总线采用此模型主要用于两个目的，一是源方设备将检测到的设备或过程报警信息及异常事件通知给操作台，另外是传送源方功能块中的趋势报告报警确认则通过客户-服务器型VCR来完成,报告分发型虚拟通信关系,报告分发型虚拟通信关系,现场总线访问子层（FAS）,3.客户-服务器型虚拟通信关系

33、客户-服务器模型广泛用于各种通信技术领域。当一个设备从LAS接收到传输令牌PT时，该设备中的应用(称为“客户”)就可以通过FMS向现场总线上的另一设备中的应用(称为“服务器”)发送请求信息，请求完成一定的动作。当服务器收到这个请求，并且从LAS接收到令牌PT时，就可以通过响应消息将动作结果传送给客户。客户-服务器型虚拟通信关系属于通过DLCEP(数据链路连接端点)，由用户发起的、一对一、面向连接的、双向非周期型通信，其典型应用在于满足操作站上操作员随时发出的通信服务请求，如功能块数据的监视与操作、设备组态与维护等其响应时间依赖于设备信息吞吐量以及总线通信负荷。因为一个客户在同一时间可能想要发送

34、许多请求信息，因此，采用队列形式来存储那些请求，并且在拥有令牌时依次发送这些请求。,客户-服务器型虚拟通信关系,客户-服务器型虚拟通信关系,虚拟通信关系的建立,现场总线应用层规范,现场总线报文规范子层（FMS）现场总线报文规范层(FMS)是通信参考模型应用层中的另一个子层，该层为上层用户应用使用现场总线服务提供接口，使其能够采用一组标准报文格式在现场总线上相互发送报文FMS描述了用户应用所需要的通信服务、报文格式及协议行为等,现场总线应用层规范,虚拟现场设备VFD是一个现场总线设备内部数据和行为的抽象化模型，被用来远程查看对象字典（参见下节）中定义过的本地设备的数据。一个典型设备至少有两个VF

35、Ds,如图所示，一个是网络与系统管理（NM SM）VFD，该VFD提供了访问网络管理信息库（NMIB）与系统管理信息库（SMIB）的手段，其中NMIB数据包括虚拟通信关系（VCR）、动态变量、统计量及链路活动调度器调度（如果该设备是链路主设备LM的话）；SMIB 数据包括设备位号、地址信息及对功能块执行的调度等。因此，管理VFD被用来组态包括VCR在内的网络参数以及管理现场总线上的设备。另一个是功能块VFD，一个现场总线设备可能有两个或更多的功能块VFD.,现场总线应用层规范,虚拟现场设备（VFD）通过采用包含属性、行为及访问方法等在内的“对象”模型结构，为现场总线网络中的用户应用提供网络可视

36、手段例如功能块具有参数对象，可供其它应用程序访问。报警、功能块链接也是对象，它们的行为属性在功能块应用规范中定义另外，网络行为通过“NMIB对象”管理，系统行为通过“SMIB对象”管理。调度及VCR也是对象 对象用“索引号”（Index）来标识，该标识在VFD中是唯一的。作为开放式系统，基金会现场总线还采用“对象描述（OD）”来说明总线上传输的数据对象的格式与意义把对象描述收集在一起，形成“对象字典”（OD），用来解释对象，如图3.31所示对象及其对象描述共用一个索引号也有一些对象描述不具有相关对象，这些对象描述给出了诸如对象位置、对象数量、对象类型、数据结构等其它一些信息。,虚拟现场设备VF

37、D,FMS层服务及对象字典描述,现场总线应用层规范,FMS为访问FMS对象提供服务，换句话说，FMS服务为包括功能块在内的用户应用提供了一套在现场总线上通信的标准方法。针对不同的FMS对象类型，规定了特定的FMS通信服务。FMS主要通信功能如下：1变量和数据访问（读，写）；2.事件管理；3.域的上载/下载；4.程序调用服务；5.VFD支持服务；6.链路关系（VCR）管理；7.对象字典服务。上述FMS服务大都使用客户/服务器型VCR，部分使用报告分发型VCR及发布/预定接收型VCR。以上简要介绍了基金会现场总线的物理层与通信栈部分，它们为下面将要介绍的分布式过程控制用户层提供了必要的通信技术支持。,现场总线应用层规范,表1 变量访问服务内容,