FF现场总线工程指南及应用

第五章基金会现场总线FF 5.1 FF概述5.2 FF技术规范5.3 FF物理层5.4 FF数据链路层5.5 FF应用层5.6 FF用户层5.7 FF通信控制器的接口5.8 FF产品的开发5.1 FF总线概述•FF（Foundation Fieldbus，96年）：主要用于流程工业自动化领域，如化工、电力厂实验系统、废水处理、油田等行业。

•FF遵循OSI标准模型，取其3层：物理层、数据链路层和应用层，并在应用层上增加了用户层。

FF属于IEC61158国际现场总线标准子集，其开发初衷是希望形成统一的现场总线标准•FF分低速总线H1和高速总线HSE两部分–分别属于IEC标准中两个不同的子集–低速总线H1的通信速率为31.25Kbps（1900m）–高速总线HSE的通信速率为10M,100Mbps•开发和使用FF的目的和意义在于实现工业设备的互操作性和互替换性，用户只要根据系统功能上的需要既可从众多的设备供应商中选择性价比最高的产品。

FF总线•CAN总线控制器仅仅定义了物理层和数据链路层的所有功能，即实现了数据通信技术，但构建CAN控制网络还需要应用层协议的定义，如J1939应用协议的支持。

•FF则提供了一套较完整的控制网络技术，不仅具有数据通信技术，也定义了控制应用功能的规范内容（应用层与用户层），能够构建分布式控制网络系统。

•HSE（High Speed Ethernet）高速以太网10/100M b/s，取代了早期的H2总线。

•应用层主要以功能块模式定义应用的，互操作性和互替换性易于实现（开放性）。

FF通信模型说明：•物理层：采用IEC1158-2标准。

•数据链路层和应用层的全部功能统称为通信栈（Communication Stack）。

应用层分为两个子层现场总线信息规范子层FMS和现场总线访问子层FAS。

•现场总线访问子层FAS（Fieldbus Access Sublayer）基本功能：确定数据访问的关系模型和规范。

FF现场总线工程指南及应用首先，FF现场总线工程的指南包括以下几个方面：1. 设计：在FF现场总线工程设计中，需要考虑控制系统的架构、通信网络拓扑结构以及设备的布置和连接方式。

设计过程中需要遵循Fieldbus Foundation的规范和标准，确保系统的稳定性和可靠性。

2.网络配置：FF现场总线网络可以采用不同的拓扑结构，如星型、环型或混合结构。

在网络配置过程中，需要考虑设备的数量、距离、通信速率以及设备的功耗等因素，以确保网络的正常运行。

3. 设备接入：在FF现场总线工程中，需要选择合适的接口设备和连接线缆，以确保设备的正常通信和供电。

接入设备时需要注意设备的插入方向和连接方式，遵循Fieldbus Foundation的规范和标准。

4. 设备配置：FF现场总线系统中的设备需要进行配置和参数设置，以实现相应的控制功能。

配置设备时需要使用Fieldbus Foundation提供的配置工具，对设备的地址、描述、传输速率等进行设置，并进行相应的调试和测试。

其次，FF现场总线工程的应用广泛1.测量与控制：FF现场总线可以用于传输和控制各种现场设备，如传感器、执行器、阀门等。

通过FF现场总线，可以实现对设备的测量和控制，包括温度、压力、液位、流量等参数的监测和调节。

2.数据采集与分析：FF现场总线可以将现场设备的数据集中采集到控制室的监测系统中，实现对设备状态和工艺过程的实时监测和分析。

通过数据采集和分析，可以实现设备的故障诊断和预测维护，提高设备的运行效率和可靠性。

3.设备管理：FF现场总线可以用于设备的管理和控制，包括设备的启停控制、设备的参数设置和调节，以及对设备的状态和健康状况进行监测和管理。

通过FF现场总线，可以实现对整个工业现场设备的集中管理和控制。

4.系统集成：FF现场总线可以与其他通信协议和系统进行集成，实现不同系统之间的数据交换和共享。

通过系统集成，可以实现数据的一致性和共享，提高工业现场自动化系统的整体性能和效率。

FF现场总线技术在炼化装置中的应用摘要：FF现场总线技术是现代炼化企业生产过程中应用较为广泛的总线技术类型，本文首先介绍了FF现场总线技术的基本定义，分析了其发展现状，其次探讨了FF现场总线技术应用过程中的主要特征，最后结合实际应用情况，探讨了在炼化装置应用过程中FF现场总线控制系统的设计与验收情况，希望可以有效提升FF现场总线技术的应用水平，促进行业的稳定高速发展。

关键词：FF现场总线技术；炼化装置；应用策略引言FF现场总线技术是实现现代炼化企业稳定高速发展的重要技术类型，借助于该技术能够确保工艺控制的功能特征与技术稳定性，从而促进企业的稳定高速发展。

为了进一步探讨FF 现场总线控制系统的设计相关内容，现就FF现场总线技术的定义与使用特征分析介绍如下。

一、FF现场总线技术的定义与发展现状1.技术定义FF现场总线技术是基于现场总线基金会形成的现场总线协议技术，该技术的基本特征是符合国际通行的IEC-61158-2标准，能够形成国际性、可互操作性的现场总线标准，能够很好的满足过程控制的客观要求。

2.发展现状FF现场总线技术的发展与企业生产模式转变，规模扩大具有密切相关特征。

目前，随着国内能源结构化调整工作陆续开展，目前炼化企业都向着智能化、一体化的方向迈进，这个过程中炼化装置对于生产的安全性、节能型以及稳定性提出了更高的要求，这也使得工艺控制水平与技术标准得到了提升。

FF现场总线技术是一种基于分散控制系统发展而来的全数字化控制系统，该系统当中包括有各种发展模式与技术特征，能够很好的适应企业生产需求。

目前，FF现场总线技术在国内的炼制装置中具有广泛的应用，得到了业内的普遍好评，得到了大规模的推广与使用。

二、FF现场总线技术的主要特征FF现场总线根据类型可以划分为H1，H2，其中，H1主要实现温度、流量以及压力等参数的测量，而其他类型的设备则主要通过现场总线双绞线来实现电源获取，满足线路与传输数字通信信号的工作要求。

FF现场总线系统工程设计应用黄步余副总工程师中国石化工程建设公司概述现场总线是一种实用技术，智能、开放、数字、多节点通信技术。

现场设备信息采集，PID控制与双向全数字化通信，监视和管理现场设备，降低生命周期成本。

现场总线技术是计算机、通信、控制技术向现场扩展。

在流程工业、制造业及市政工程等已成功地应用，并取得一定经验。

现场总线技术还需要不断完善本身的功能，提高工程设计和应用水平，特别是系统软件、应用软件、通信策略等。

FF基金会现场总线、Profibus现场总线适用于流程工业，已有相当规模应用业绩。

现场总线技术目前处于多种总线技术共存，各自拓展其应用领域、强化竞争力。

以太网远程I/O及无线仪表将成新的热点。

FFEPC承包商②•装置平面图•PFD/P&ID•安全仪表系统说明•工艺控制说明•维护程序•H1网段设计表•仪表数据表/数据库D③A审核FF 现场总线系统设计规定FF 仪表规格书DCS 制造厂审核FF 仪表选型返回FF 参数输入数据库H1网段设计FAT 前数据库FAT 后数据库调整及项目文件A D ⑥⑧（11）EPC•计划进度要求•DCS规格书•系统组成•FF设计要求•人员•供应范围确认•工作分工确认•人员进度•工程条件•FF设计原则•制造厂文件•仪表数据表•I/O点清单EPC•FF设计信息•FF仪表清单和型号•FF功能块分配•FF电缆长度及规格•操作台、辅助操作台、机柜设计要求•复杂回路图•复杂回路说明和功能块•顺序联锁逻辑•流程画面草图•子系统通信规格EPC•FF接线箱表•端子表•通信点表•画面显示数据•报表格式•组显示•趋势显示•流程图画面显示•报警画面显示FF现场总线实施原则现场安装的变送器和阀门定位器采用FF H1通信协议。

FF现场总线的变送器和阀门定位器，应由控制DCS制造厂提供。

FF现场总线的阀门定位器应由控制阀厂装配成套并提供全部测试数据。

安全仪表系统（SIS）选用4-20mA带HART的模拟信号。

FF现场总线的设计和应用FF现场总线采用了基于半双工串行通讯的设计原理。

它使用了双绞线作为传输介质以及标准电压电流进行数据传输。

FF现场总线采用了分时多路复用的技术，将不同设备之间的通讯分为不同时间片进行交替传输。

这种设计原理可以有效减少通讯冲突和干扰，并提高总线的通讯速度和可靠性。

1.工业自动化：FF现场总线在工业自动化系统中广泛应用。

它可以实现从传感器到执行器的设备之间的数据交换，如温度传感器、压力传感器、电机控制等。

通过FF现场总线，可以实现设备之间的实时数据传输和控制指令的下发，提高生产过程的可操作性和效率。

2.油田领域：FF现场总线在油田领域的应用较为广泛。

从油井的数据采集到管道的监控和控制，FF现场总线承担着重要的角色。

它可以实时采集油井的数据，如压力、温度、液位等，并将数据传输给中央控制系统进行分析和处理。

同时，FF现场总线还可以控制油井的开启和关闭，提高油田生产的自动化程度。

3.电力系统：FF现场总线在电力系统中也有较多的应用。

它可以用于电力设备的监控和控制，如变压器、开关柜、电站等。

通过FF现场总线，可以实现对电力设备的实时监测，及时发现设备故障并进行处理。

同时，FF现场总线还可以实现设备之间的数据交换和控制指令的下发，提高电力系统的可靠性和安全性。

4.化工工艺：在化工工艺生产中，FF现场总线也发挥着重要的作用。

它可以实现对化工生产过程中的设备监控和控制，如压力容器、反应釜、泵阀等。

通过FF现场总线，可以及时监测化工设备的工艺参数，如温度、压力、流量等，并根据需要进行控制调整，提高化工生产的安全性和效率。

总结FF现场总线作为一种高效可靠的通讯协议，广泛应用于工业自动化、油田、电力系统和化工工艺等领域。

它的设计原理基于半双工串行通讯，采用了分时多路复用的技术，具有通讯速度快、传输可靠等优点。

通过FF现场总线，可以实现设备之间的实时数据交换和控制指令的下发，提高生产过程的可操作性和效率。