西门子6ES7223-1PH22-0XA8厂家供应
ff总线是一种全数字式的串行双向通信系统，用于连接工业现场各种智能仪表设备及自动化系统。ff的网络协议是按照iso/osi模型建立的，ff模型结构如图1所示。
图1 ff总线的组成结构
物理层分为h1(过程)和h2(工厂自动化)两级总线，其中h1符合iec61158-2标准，支持总线供电和本质安全防爆环境。h1现场总线的主要特性是：数据采用数字化、位同步的传输方式，传输波特率为31.25kbps，驱动电压为9-32vdc，信号电流是±9ma，电缆形式采用屏蔽双绞线，网络拓扑结构可以采用线型、树型、星型及复合型的方式，无中继器时电缆长度应≤1900m，分支电缆长度在30-120m范围内，无中继器时设备挂接数不得超过32台，可用中继器数不得超过4台。h2采用高速以太网作为其物理层，传输速率为1mbps和2.5mbps，通信距离分别为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射。
总线型控制系统的重要特点就是把控制权力下放到仪表中实现，仪表选型设计与其他常规仪表是有很大不同的。类的仪表由于内部所带的功能不同，实现的功能也是不相同的，要考虑不同的场合选择不同的ff仪表。
仪表的功能块所在的位置不同也会导致网络中数据量的不同，要合理选择，减少网络通信数据量，比如常用的pid控制模块放在fcs系统中、ff变送器内，还是ff阀门定位器中，在设计的时候需要充分考虑。还有一点，由于不同厂家的ff总线仪表消耗的功率不同，内部算法的执行时间或速度是不同的，决定了网段的执行时间不同，而这也影响了挂接在ff总线上的仪表数量。
ff总线仪表是嵌入微处理器、实时嵌入式操作系统和ff协议栈,具有传感测量、、自动补偿、自动诊断、分散控制、信息存储等功能的仪表。目前,国际上较为常见的ff总线仪表类型及用途主要有以下几种：
①if表
if表指电流信号到现场总线信号变送器，它是将4-20ma电流信号转换成现场总线信号，用于将传统的4-20ma输出的模拟仪表连接到现场总线控制系统中，适用于企业控制系统改造，可以很大程度上保护用户原有的可利用的模拟仪表资源，减少用户投资。
②fi表
fi表指现场总线到电流信号变送器，它是将现场总线信号转换成4-20ma电流信号，用于现场总线控制设备与需要4-20ma电流输入信号的仪表的连接，也是现场总线与4-20ma流控制的执行机构及控制装置的控制信号转换设备，适用于现场总线控制系统与4-20ma转换器或电动调节阀的连接，有利于保留企业控制系统改造中的可利用的执行设备。
③tt表
tt表指现场总线温度变送器，它是将pt100、cu50等热电阻信号转换成现场总线信号，适用于现场总线控制系统中对温度信号的采集。
④pt表
pt表指现场总线智能压力变送器，它是将压力信号转换成现场总线信号，适用于现场总线控制系统中对压力、liuliang、液位等信号的采集。
⑤fp表
fp表指现场总线到气动信号转换器，它是将从总线接收的输入信号按比例转换成3-15psi气压信号，连接到非现场总线类型的气动阀门定位器上，用于代替模拟的电/气转换器，控制系统中的气动阀门。
⑥fy表
fy表指现场总线气动阀门定位器，它是将现场总线信号转换成相应的压力输出控制阀门到所需位置，实现气动阀门的定位控制。
ff总线网络连接方式见图2。
profibus总线协议是基于osi模型的，文介绍profibus总线特点、profibus总线的三个版本及profibus总线的应用，对大家深入了解技术很有帮助。
profibus总线是德国国家标准din19245和欧洲标准en50170的现场总线标准。由profibus-dp、profibus-fms、profibus-pa组成，profibus-dp型用于分散外设简单高速数据传输，适合于加工自动化领域的应用。profibus-fms为现场信息规范，适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。profibus-pa用于过程自动化的总线类型：它遵循iec1158-2标准。
profibus是唯一全集成h1(过程)和h2(工厂自动化)的现场总线解决方案，是一种国际化的、不依赖于设备制造商的开放式现场总线标准。它广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化、楼宇自动化以及交通、等其他自动化领域。采用profibus标准系统，不同制造商所生产的设备不需对其接口进行特别调整就可通信，profibus可用于高速并对时间有苛刻要求的数据传输，也可用于大范围的复杂通信场合。
1、profibus总线特点
profibus作为业界成功、应用广泛的现场总线技术，除具有一般现场总线的一切优点外，还有许多自身的特点，具体表现如下：
①大传输信息长度为255字节，大数据长度为244字节，典型长度为120字节。
②网络拓扑为线型、树型或总线型，两端带有有源的总线终端电阻。
③传输速率取决于网络拓扑和总线长度，从9.6kbps到12mbps不等。
④站点数量取决于信号特性，如使用屏蔽双绞线，每段可以接入32个站点(无转发器)，多可以接入127个站点(带转发器)。
⑤传输介质为屏蔽/非屏蔽式光缆。
⑥当用双绞线时，传输距离长可达9.6km，用光缆时大传输长度为90km。
⑦profibus-dp和profibus-fms的传输技术为rs-485方式、profibus-pa遵守iec1158-2传输标准和光缆传输。
⑧采用单一的总线访问协议，包括主站之间的令牌传递方式和主站与从站之间的主从方式。
⑨数据传输服务包括循环和非循环两类。
profibus总线的突出特点是可使分散式数字化控制器从现场层到车间级实现网络化，该系统分为主站和从站两种类型。主站决定总线的，当主站得到总线控制权(令牌)后，没有外界请求也可以主动传送信息。从站为外围设备，典型的从站包括输入/输出设备、控制器、驱动器和测量变送器。它们没有总线控制权，仅对接收到的信息给予确认或当主站发出请求时向主站发送信息。根据应用的特点，profibus分为profibus-dp、profibus-fms和profibus-pa三个兼容版本。
2、profibus的三个版本
①profibus-dp
profibus-dp使用osi参考模型的第1层、第2层和用户接口层，第3层到第7层未加以描述，这种结构确保了数据传输的快速和有效，直接数据链路映(ddlm，directdatabbbbmapper)提供易于进人第2层的用户接口。用户接口规定了用户和系统之间，以及不同设备可以相互调用的应用功能，并详细说明了各种profibus-dp设备的设备行为，还提供了传输用的rs-485传输技术或光缆。
②profibu-fms
profibus-fms主要用来解决车间级通用性通信任务，提供大量的通信服务，完成中等速度的循环和非循环通信任务，主要用于纺织工业、楼宇自动化、运动控制、低压开关设备等自动控制系统，一般构成实时多主网络控制系统。profibus-fms定义了osi参考模型的第1层、第2层和第7层，应用层包括现场总线信息规范(fms，fieldbusmessage specification)和低层接口(lli，lower layerinterface)。fms包括了应用协议，并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务；lli协调了不同的通信关系，并向fms提供不依赖于设备访问第2层的功能。第2层现场总线数据链路(fdl)可完成总线访问控制和数据的可靠传输，它还为profibus-fms提供了rs-485传输技术或光缆传输两种方式。
③profibus-pa
profibus-pa是专为过程自动化而设计的，提供标准的本质安全传输技术，用于对安全性要求较高的场合和使用总线供电的站点。profibus-pa将自动化系统和过程控制系统与压力、温度和液位变送器等现场设备连接起来，代替了4-20ma模拟信号传输技术，在现场设备的规划、敷设电缆、调试、运行和维护等方面可节约成本40%以上，并大大tigao了系统功能和安全可靠性，一般与profibus-fms和profibus-dp混合使用。
profibus-pa数据传输采用扩展的profibus-dp协议，还使用了描述现场设备行为的行规。根据iec1158-2标准，这种传输技术可确保其本质安全性并实现现场设备通过总线供电的功能、在使用分段式耦合器的情况下，profibus-pa设备能很方便地集成到profibus-dp网络。
profibus-pa和profibus-fms系统使用了同样的传输技术和统一的总线访问协议，这两套系统可在同一根电缆上操作。
3、profibus的应用
profibus作为工业界具代表作的现场总线技术，应用领域丰常广泛。它既适用于工业自动化中离散加工过程，也适用于流程自动化中连续和批处理过程，随着技术的不断进步，其应用领域呈现出扩大之势。目前具体的应用领域主要在以下几个方面：
①制造业自动化-如汽车制造(机器人、装配线、冲压线)、造纸、纺织等。
②过程控制自动化-如石化、制药、水泥生产、食品生产、啤酒生产等。
③电力-发电、输配电等。
④楼宇-空调控制、风机控制、照明控制等。
⑤铁路系统-信号系统等。
profibus现场总线在冶金、交通、水利、水处理等自动化领域中也得到了广泛应用。
hart(highway addressable remotetransducer，可寻址远程高速通道)的开放通信协议，是美国rosement公司于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。hart装置提供具有相对低的带宽，适度响应时间的通信，经过10多年的发展，hart技术在国外已经十分成熟，并已成为全球智能仪表的工业标准。
1、hart协议的传输原理
hart协议采用基于be11202标准的fsk频移键控信号，在低频的4-20ma模拟信号上叠加幅度为0.5ma的音频数字信号进行双向，数据传输率为1.2mbps。由于fsk信号的平均值为o，不影响传送给控制系统模拟信号的大小，保证了与现有模拟系统的兼容性。在hart协议通信中主要的变量和控制信息由4-20ma模拟信号传送，在需要的情况下，的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过hart协议访问。
图1 hart协议的传输原理
2、hart协议的三类命令
hart通信采用的是半双工的通信方式，其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变过程中过渡性产品，在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力，得到了较快发展。hart规定了一系列命令，按命令方式工作。它有三类命令，类称为通用命令，这是所有设备都理解、都执行的命令；第二类称为一般行为命令，所提供的功能可以在许多现场设备(不是全部)中实现，这类命令包括常用的现场设备的功能库；第三类称为特殊设备命令，以便于工作在某些设备中实现特殊功能，这类命令既可以在基金会中开放使用，又可以为开发此命令的公司所独有。在一个现场设备中通常可发现存在这三类命令。
3、hart协议的优点
①hart采用统一的设备描述语言ddl
现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性，由hart基金会负责登记管理这些设备描述并把它们编为设备描述字典，主设备运用ddl技术来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口。但由于这种模拟数字混合信号制，导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片。hart能利用总线供电，可满足本质安全防爆要求，并可组成由手持编程器与管理系统主机作为主设标的双主设备系统。
②hart协议可以双向传送数字信息
采用模拟量信号只能单向传送情息，要么是从设备到主机(输入)，要么是从主机到设备(输出)。而采用hart协议可以双向传送数字信息。这突破了以往传统仪表只能从主机接收控制情的方式-比如阀门控制，也可以向主机传递阀门中的信息状态。同样，以往只能把过程变量发送给监控计算机，现在也可以接收诸如组态设置之类的信息。
③传输信息量大
传统的模拟量和离散量设备只能以单过程变量方式通信-很难找到一种简便的方式判定发送的信息是否有效。采用hart不但可以获取过程变址，还可以获得其他类型的信息。毎个hart设备中包括35-40个标准信息项，比如设备状态、诊断报警、过程变量、单位、回路电流、百分比范围、生产商、设备标签，其他的信息还包括：主机以数字方式查询hart设备，并告知设备的设置是否正确，运行是否正常。该功能可免除大多数的日常检验工作，并有助于在故障导致重大问题之前发现过程故障。
④支持多变量处理
数字通信模式下，一对电缆可以处理多个变量。例如，一个变送器可以处理多个传感器的输入。在一个报文中能处理4个过程变量。在任一现场仪表中，hart协议支持256个过程变量。
⑤基金会管理
采用hart时，用户不会受制于某个特定的供应商或地方“标准”。这是由于hart技术并不属于某一家公司，也不受一个国家或标准实体单位的控制。实际上，该技术由不受约束的非盈利性单位hart通信基金会管理。
⑥应用广泛
就过程工业而言，hart是目前世界上广泛采用的协议。可以从不同供应商那里获取近几百种采用hart技术的产品。产品种类的齐全意味着hart产品几乎能够满足所有过程应用场合的需要，并且还可以从多个经销商产品中选择适合的一款。
⑦完全可互操作性
完全可互操作性意味着无论是哪个供应商的hart兼容产品和主系统都可以协同工作。与hart设备实现兼容，一些主系统采用统一表示的指令，更的系统则采用设备描述以理解所有hart信息。