現(xiàn)場總線與電廠信息系統(tǒng)的集成
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序 言
目前很多電廠都將電廠的數(shù)字化建設放在一個很重要的位置，而且都建設了比較完善的管理信息系統(tǒng)（MIS）甚至是廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS），但數(shù)字化電廠不僅僅要實現(xiàn)管理過程的數(shù)字化，也需要實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)字化?，F(xiàn)場總線在網(wǎng)絡中傳輸?shù)亩际菙?shù)字量，同時它的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)也遵守OSI規(guī)定的七層協(xié)議，這就為現(xiàn)場總線與電廠信息系統(tǒng)的集成創(chuàng)造了可能性。下面介紹一下現(xiàn)場總線與電廠信息系統(tǒng)集成方面的情況。
一、現(xiàn)場總線通信系統(tǒng)和ISO／OSI參考模型的關(guān)系
首先介紹一下現(xiàn)場總線系統(tǒng)所遵守的ISO／OSI參考模型。
ISO／OSI參考模型定義了一個7層的開放系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)。現(xiàn)場總線系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境的要求，對模型進行了優(yōu)化，除去了實時性不強的中間層，并增加了用戶層，這樣構(gòu)成了現(xiàn)場總線通信系統(tǒng)模型。例如，基金會現(xiàn)場總線（FF）模型與ISO／OSI參考模型的對應關(guān)系如圖1所示。
圖型的現(xiàn)場總線協(xié)議模型圖1的中間一列所示，它采用ISO／OSI參考模型中的三個對應層，即物理層、鏈路層和應用層?？紤]到現(xiàn)場總線通信的特點，將ISO／OSI參考模型中的3～6層簡化為一個現(xiàn)場總線訪問層。它是ISO／OSI參考模型的簡化形式，既考慮到開放性系統(tǒng)的要求，又兼顧了控制系統(tǒng)的特點。
基金會現(xiàn)場總線（FF）模型如圖1的右側(cè)一列所示。它采用了ISO／OSI參考模型中的三層：物理層、鏈路層和應用層，隱去了3～6層。其中物理層、鏈路層采用了IEC／ISA標準。應用層分別為兩個子層：現(xiàn)場總線訪問子層FAS和現(xiàn)場總線報文規(guī)范子層FMS。FMS為系統(tǒng)的用戶層提供通信服務。FMS提供不同類型的通信信道，稱為虛擬通信關(guān)系VCR，F(xiàn)AS把VCR映射到底層網(wǎng)絡，從而把用戶的應用進程同網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展隔離開來。鏈路層、訪問子層和報文規(guī)范子層的全部功能集成在一起稱為通信棧（Communication Stack）。
1.1 物理層
現(xiàn)場總線物理層是由物理介質(zhì)的有關(guān)規(guī)定和傳輸數(shù)據(jù)的信號協(xié)議所構(gòu)成。物理層使數(shù)據(jù)鏈路層在發(fā)送、接收數(shù)據(jù)時與物理介質(zhì)的類型無關(guān)。物理層協(xié)議是有關(guān)于系統(tǒng)安裝的一些規(guī)定。它規(guī)定了以下四個特性：機械特性、電氣特性、功能特性和過程特性。
機械特性：主要涉及到連接器的規(guī)格，以及連接器的安裝。
電氣特性：規(guī)定傳輸線上數(shù)字信號的電壓高低、傳輸距離和傳輸速率等；
功能特性：定義連接器內(nèi)容插腳的功能；
過程特性：規(guī)定了信號的時序關(guān)系，以便正確地發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。
物理介質(zhì)可以是IEC物理層技術(shù)規(guī)范中所規(guī)定的任何一種傳輸介質(zhì)。例如雙絞線、光纜和射頻。物理層又可以分成物理介質(zhì)相關(guān)子層與物理介質(zhì)獨立子層。
1.2 數(shù)據(jù)鏈路層
現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層（DLL）位于物理層與總線訪問子層之間，它為系統(tǒng)管理內(nèi)核和總線訪問子層之間，它為系統(tǒng)管理內(nèi)核和總線訪問子層訪問物理層提供服務。為了對現(xiàn)場總線上的各類鏈路傳輸活動進行控制，需要在數(shù)據(jù)鏈路層上附加協(xié)議控制信息?，F(xiàn)場總線通信中的鏈路活動調(diào)度、數(shù)據(jù)接收與發(fā)送、鏈路活動控測與響應、鏈路時間同步都是通過數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)的。通過鏈路活動調(diào)度器（LAS）可以對傳輸介質(zhì)進行周期和非周期兩種訪問。
在功能上，DLL可以分成兩層，訪問總線和控制數(shù)據(jù)鏈路的數(shù)據(jù)傳輸。
1.3 應用層
應用層直接為客戶服務，提供適用于應用、應用管理和系統(tǒng)管理的分布式信息服務。開放系統(tǒng)相互連接的管理包括初始化、維護、終止和記錄某些數(shù)據(jù)所需的功能，這些數(shù)據(jù)與為在應用進程間傳送數(shù)據(jù)而建立的鏈接有關(guān)?，F(xiàn)場總線應用層主要組成部分包括：應用進程、應用進程對象、應用實體和應用服務元素等。應用層主要提供通信功能、特殊功能以及管理控制功能?，F(xiàn)場總線訪問子層（FAS）提供發(fā)布者／接收者、客戶／服務器和報告分發(fā)三種服務，現(xiàn)場總線報文子層（FMS）則提供對象字典服務、變量訪問服務和事件服務。
近幾年來現(xiàn)場總線已經(jīng)得到了越來越多人的重視，它能夠在工程建設的基建、安裝、維護等階段為我們節(jié)約大量的資金。但有一點往往容易被忽視，即現(xiàn)場總線也可以和電廠的信息網(wǎng)絡很好的集成，這樣工程人員就可以通過電廠的信息系統(tǒng)查看到有關(guān)現(xiàn)場總線系統(tǒng)的信息。本文將著重介紹
序 言
目前很多電廠都將電廠的數(shù)字化建設放在一個很重要的位置，而且都建設了比較完善的管理信息系統(tǒng)（MIS）甚至是廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS），但數(shù)字化電廠不僅僅要實現(xiàn)管理過程的數(shù)字化，也需要實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)字化?，F(xiàn)場總線在網(wǎng)絡中傳輸?shù)亩际菙?shù)字量，同時它的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)也遵守OSI規(guī)定的七層協(xié)議，這就為現(xiàn)場總線與電廠信息系統(tǒng)的集成創(chuàng)造了可能性。下面介紹一下現(xiàn)場總線與電廠信息系統(tǒng)集成方面的情況。
一、現(xiàn)場總線通信系統(tǒng)和ISO／OSI參考模型的關(guān)系
首先介紹一下現(xiàn)場總線系統(tǒng)所遵守的ISO／OSI參考模型。
ISO／OSI參考模型定義了一個7層的開放系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)。現(xiàn)場總線系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境的要求，對模型進行了優(yōu)化，除去了實時性不強的中間層，并增加了用戶層，這樣構(gòu)成了現(xiàn)場總線通信系統(tǒng)模型。例如，基金會現(xiàn)場總線（FF）模型與ISO／OSI參考模型的對應關(guān)系如圖1所示。
圖型的現(xiàn)場總線協(xié)議模型圖1的中間一列所示，它采用ISO／OSI參考模型中的三個對應層，即物理層、鏈路層和應用層?？紤]到現(xiàn)場總線通信的特點，將ISO／OSI參考模型中的3～6層簡化為一個現(xiàn)場總線訪問層。它是ISO／OSI參考模型的簡化形式，既考慮到開放性系統(tǒng)的要求，又兼顧了控制系統(tǒng)的特點。
基金會現(xiàn)場總線（FF）模型如圖1的右側(cè)一列所示。它采用了ISO／OSI參考模型中的三層：物理層、鏈路層和應用層，隱去了3～6層。其中物理層、鏈路層采用了IEC／ISA標準。應用層分別為兩個子層：現(xiàn)場總線訪問子層FAS和現(xiàn)場總線報文規(guī)范子層FMS。FMS為系統(tǒng)的用戶層提供通信服務。FMS提供不同類型的通信信道，稱為虛擬通信關(guān)系VCR，F(xiàn)AS把VCR映射到底層網(wǎng)絡，從而把用戶的應用進程同網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展隔離開來。鏈路層、訪問子層和報文規(guī)范子層的全部功能集成在一起稱為通信棧（Communication Stack）。
1.1 物理層
現(xiàn)場總線物理層是由物理介質(zhì)的有關(guān)規(guī)定和傳輸數(shù)據(jù)的信號協(xié)議所構(gòu)成。物理層使數(shù)據(jù)鏈路層在發(fā)送、接收數(shù)據(jù)時與物理介質(zhì)的類型無關(guān)。物理層協(xié)議是有關(guān)于系統(tǒng)安裝的一些規(guī)定。它規(guī)定了以下四個特性：機械特性、電氣特性、功能特性和過程特性。
機械特性：主要涉及到連接器的規(guī)格，以及連接器的安裝。
電氣特性：規(guī)定傳輸線上數(shù)字信號的電壓高低、傳輸距離和傳輸速率等；
功能特性：定義連接器內(nèi)容插腳的功能；
過程特性：規(guī)定了信號的時序關(guān)系，以便正確地發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。
物理介質(zhì)可以是IEC物理層技術(shù)規(guī)范中所規(guī)定的任何一種傳輸介質(zhì)。例如雙絞線、光纜和射頻。物理層又可以分成物理介質(zhì)相關(guān)子層與物理介質(zhì)獨立子層。
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