基金會現場總線-未來的技術-已向您敞開大門

FOUNDATION fieldbus基金會現場總線技術
FOUNDATION fieldbus基金會現場總線技術包含以下三部分：
　物理層
　通訊“棧”
　用戶程序
開放系統互聯(OSI)分層通訊模型可用于模擬這些成分。
物理層是OSI的第一層。數據鏈路層(DLL)是OSI的第二層。現場總線消息規范(FMS)是OSI的第七層。通訊棧包括了OSI模型中的第二層到第七層。
現場總線協議不使用OSI的第三、四、無、六層。現場總線訪問子層(FAS)將FMS映射到DLL。
在OSI模型中未定義用戶程序。現場總線FOUNDATION fieldbus基金會已規定了用戶程序模型，并在現場總線設備及設計用于現場總線設備的AMS與DeltaVPERFORMA-NCE應用軟件的開發研制之中加以使用。
當消息在現場總線中傳送時，其各部分均由通訊系統中的各層承擔。
下圖中標明的數字為各層傳輸用戶數據時使用的字節數。
物理層
物理層由國際電工委員會(IEC)與國際測量與控制協會(ISA)的標準來定義。
物理層從通訊棧接收消息，并將其轉換成物理信號，然后發到現場總線的傳送介質之上；物理層也負責這一過程的逆過程。
轉換工作包括添加和去除前導碼、開始定界符與結束定界符。
現場總線信號的編碼使用曼切斯特雙相-L技術。該信號稱為“同步序列”，因為始終信息已加于串行數據流之上。數據和時鐘信號結合在一起即產生現場總線信號。
現場總線信號接收端將時鐘周期一半時的上跳沿解釋為邏輯“O”，而將下跳沿解釋為邏輯“1”。
現場總線信號使用曼徹斯L技術編碼
前導碼、開始定界符與結束定界符均定有特殊的字符。
前導碼，開始定界符與結束定位符均定有特殊的定府
前導碼供接收端使其內部時刻與接受現場總線信號保持同步之用。
開始與結束定界符中使用了特殊的編碼N+與N-。N+與N-信號在時鐘周期一半時不發生躍遷。接收端利用開始定界符確定現場總線消息的開始。接收端一旦發現開始定界符即開始接受數據，直至收到結束定界符為止。
H1現場總線
H1現場總線可用于溫度、液位與流量控制等場合。
其設備可直接從現場總線獲取電源，并可于以前運行4-20mA的線路之上工作。
H1現場總線還可支付帶總線供電設備的本安現場總線。在安全區內的電源與危害區內的本安設備之間安置本安安全柵。
使用現場總線、對多臺設備IS僅需一個安全柵，而在設備內部進行控制
　 H1現場總線信號傳輸
傳送設備以31.25Kbit/s的速率向50ohm的終端負載發送±10mA，產生1.0V的峰-峰電壓，并調研于直流(DC)電壓之上。
直流電壓范圍為9-32VDC。但是，在本安應用中，電壓范圍視絕緣層額定值而定。
電纜總長為主線與支線長度之和
若使用屏蔽雙絞線，主線的長度不能超過1900m(6,232英尺)。其中電纜的長度為主線的長度加上所有支線的長度。如上圖所示，主線的兩端均設有終端負載。
如果可以選擇支線的長度，則其越短越好。支線的總長度收支線數目與每條支線上設備的數目限制，如表所示。
最大支線長度
設備數 最大支線長度
25-32 1m（3.28英尺）
19-24 30m（98.42英尺）
15-18 60m（196.8英尺）
13-14 90m（295.2英尺）
1-12 120m（393.6英尺）
現場總線上可承受的設備總數受諸多因素影響，如各臺設備的電耗、電纜類型、是否使用中繼器等。
H2現場總線(尚未面市)
H2現場總線將主要面向高級過程控制、遠程輸入/輸出與高速工廠自動化、應用等。
盡管物理層標準允許設備從現場總線獲取電源，但是在多數H2應用場合中，設備將自帶電源或由現場總線電纜中的獨立電源總線(即四線電纜)供電。
　 H2電壓模式信號傳輸(尚未面市)
變送設備以1.0或2.5kbit/s的速率向750hm的負載發送±60mA，在現場總線上產生9V的峰-峰電壓。
H2現場總線信號傳輸波形
　 H2電流模式信號傳輸(尚未面市)
H2現場總線支持特殊的電流模式，本安型總線供電設備方案。該方案中，現場總線信號調研制于16KHz交流電源信號中
現場總線信號傳輸
　H2現場總線線路(尚未面市)
下圖為H2現場總線的拓撲圖形。由于頻率高達1.0Mbit/s，只可采用總線拓撲。不允許存在支線，因為它們可能會產生信號反射，造成現場總線信號失真。
H2現場總線不允許有支線
現場總線上可承受的設備總數受諸多因素影響，如各臺設備的電耗、電纜類型、是否使用中繼器等。