基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF（FOUNDATION Fieldbus）是專為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通信協(xié)議，包含低速總線H1（31.25kbits/s）標(biāo)準(zhǔn)和高速以太網(wǎng)HSE（High Speed Ethernet，100Mbits/s）標(biāo)準(zhǔn)。FF H1主要針對(duì)于工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化，用于連接現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備，如傳感器、執(zhí)行器等，并且尤其適用于環(huán)境要求嚴(yán)格、實(shí)時(shí)性要求高的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)；HSE則通過(guò)以太網(wǎng)將控制器、H1子系統(tǒng)和設(shè)備管理應(yīng)用軟件等連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)基于以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)釆集和控制。FF H1與FF HSE相輔相成，協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)從管理級(jí)、控制級(jí)到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信的統(tǒng)一。

一、挑戰(zhàn)

目前FF H1設(shè)備仍主要是由人工來(lái)調(diào)試、管理與維護(hù)。并且，由于接口標(biāo)準(zhǔn)不一致，所以FF H1設(shè)備很難集成到那些采用了新技術(shù)的現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)中，如PLC、MES和資產(chǎn)管理系統(tǒng)等，這就導(dǎo)致了上層系統(tǒng)無(wú)法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的控制管理和監(jiān)控維護(hù)，也不利于工廠智能化轉(zhuǎn)型。

二、解決方案

借助Softing的FG-200網(wǎng)關(guān)，可以將多達(dá)四個(gè)FF H1鏈路集成到支持Modbus、FF HSE的系統(tǒng)中。FG-200支持冗余功能，可確保穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，并且它通過(guò)了防爆認(rèn)證，可適用于危險(xiǎn)區(qū)域。用戶通過(guò)使用FG-200可將FF H1現(xiàn)場(chǎng)總線集成到現(xiàn)有的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互，由此推進(jìn)了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)智能化發(fā)展。

| 通過(guò)FF HSE將FF H1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接到HSE配置工具

FF配置工具主要通過(guò)FF HSE來(lái)進(jìn)行連接。典型的HSE配置工具主要有NI FBUS Configurator和Softing ComConf，用戶通過(guò)使用配置工具可以從控制室遠(yuǎn)程訪問(wèn)FF設(shè)備并進(jìn)行配置，而無(wú)需深入現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)FG-200還可以結(jié)合Wireshark來(lái)解析FF HSE報(bào)文，以推進(jìn)FF設(shè)備的開(kāi)發(fā)與調(diào)試和檢測(cè)FF總線故障。

| 將FF H1設(shè)備連接到資產(chǎn)管理系統(tǒng)

? 通過(guò)FF HSE連接到艾默生的AMS設(shè)備管理系統(tǒng)：

艾默生的AMS設(shè)備管理系統(tǒng)是用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試、監(jiān)控診斷和故障排查的一體化應(yīng)用程序，并且它包含多種開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。Softing的FG-200網(wǎng)關(guān)作為艾默生DeltaV聯(lián)盟合作伙伴產(chǎn)品，可將FF H1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備輕松集成到AMS設(shè)備管理系統(tǒng)中，并通過(guò)AMS設(shè)備管理系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)配置與監(jiān)控。

? 通過(guò)FDT/DTM技術(shù)連接到其他資產(chǎn)管理系統(tǒng)：

大多數(shù)資產(chǎn)管理系統(tǒng)都支持FDT/DTM技術(shù)，如PACTware、FiledMate和FieldCare等，它們可以通過(guò)FG-200和Softing提供的HSE-CommDTM來(lái)連接FF H1網(wǎng)絡(luò)。并且這些應(yīng)用程序結(jié)合FG-200可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行配置、調(diào)試、診斷和監(jiān)控。

| 將FF H1設(shè)備連接到支持Modbus TCP/RTU協(xié)議的PLC/DCS

? 通過(guò)Modbus TCP將FF H1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接到PLC：用戶通過(guò)使用FG-200可以將FF H1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接到Modbus TCP控制器，并且作為開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的Modbus TCP讓市場(chǎng)上很多PLC都可支持Modbus TCP通信，如施耐德、西門子和菲尼克斯等。通過(guò)使用PLC而不是昂貴的DCS系統(tǒng)來(lái)控制FF H1設(shè)備，用戶可以節(jié)約大量成本。FG-200還支持冗余功能，可確保無(wú)故障的過(guò)程數(shù)據(jù)交換，此外，它還可以與網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)并行運(yùn)行，并且不會(huì)對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響。

? 通過(guò)Modbus RTU將FF H1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接到舊的PLC或者DCS：

部分舊型號(hào)的PLC或者DCS使用的是Modbus RTU協(xié)議，而FG-200配備了RS 232接口，因此用戶可以將此接口連接到支持Modbus RTU協(xié)議的控制器，從而實(shí)現(xiàn)了通過(guò)使用Modbus RTU PLC/DCS來(lái)控制FF H1設(shè)備。

| 將FF H1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接到OPC客戶端

用戶通過(guò)結(jié)合使用FG-200和Softing Modbus OPC Server可以將FF H1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備直接連接到OPC客戶端，如SCADA、ERP和MES等。并且通過(guò)將現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程數(shù)據(jù)上傳到生產(chǎn)管理應(yīng)用中，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，用戶可以有效提高生產(chǎn)效率和優(yōu)化生產(chǎn)流程，從而有助于推進(jìn)工業(yè)4.0數(shù)字化轉(zhuǎn)型。