總線專題：第四講 FF的HSE

（2）在工業(yè)以太網(wǎng)中，一般利用TCP/IP協(xié)議來(lái)發(fā)送非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；而用UDP/IP發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是大小和發(fā)送頻率經(jīng)常變化；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)包短，負(fù)荷低。TCP/IP用來(lái)提供組態(tài)和診斷信息傳輸；而UDP/IP提供實(shí)時(shí)I/O傳輸 。

（3）存在的重要問(wèn)題。信息的傳送一般要有個(gè)“三部曲”：

1）互連。即要解決互相連接的問(wèn)題，工業(yè)以太網(wǎng)在物理層都采用了標(biāo)準(zhǔn)的RJ45的連接器，因此這個(gè)互連的問(wèn)題已經(jīng)解決了。

2）互送。即要解決信息的互相傳送到目的地的問(wèn)題?，F(xiàn)在工業(yè)以太網(wǎng)采用了TCP/IP協(xié)議以后，這個(gè)問(wèn)題也已經(jīng)解決。

3）互操作。即相互可以操作的問(wèn)題。要想進(jìn)行互操作，首先要“讀懂”送來(lái)信息的內(nèi)容，但目前由于各大公司的產(chǎn)品各有各的協(xié)議與規(guī)范，也就是數(shù)據(jù)格式各不相同。因此甲公司送給乙公司的信息，乙公司固然可以收到，但卻不能解讀。形象化來(lái)講，如果甲給乙送來(lái)的“信件”是“中文”，而乙卻只懂“英文”而不懂“中文”，這就需要統(tǒng)一“文字”或進(jìn)行“翻譯”。也就是目前存在的問(wèn)題。毛病就處在大家的應(yīng)用層上。

（4）解決的辦法

1）比較徹底的辦法，是建立一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)際上已經(jīng)有了一些組織如工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)會(huì)（Industrial Ethernet Association）、工業(yè)自動(dòng)化開放網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合會(huì)IAONA(Industrial Automation Open Networking Alliance)、和IDA(Interface for Distributed Architecture)小組等組織，而IEC也在致力于建立標(biāo)準(zhǔn)，能否建立一個(gè)統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，由于各大公司的互不相讓，看來(lái)也難。

2）依靠OPC-XML(Extensible Mate up Language可推展標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言)，也就是一種間接的辦法，靠“翻譯”來(lái)溝通。這種辦法雖然并不理想，但還可行，正如目前各種現(xiàn)場(chǎng)總線還只能靠OPC辦法來(lái)解決互操作的問(wèn)題。

4.HSE

由于HSE本身就是工業(yè)以太網(wǎng)的一種，所以前面已經(jīng)講過(guò)以太網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)后，講HSE就比較簡(jiǎn)單了。

（1）HSE的通信模型

圖2表示了HSE通信模型的分層。他與工業(yè)以太網(wǎng)不同之處是在應(yīng)用層上又加了用戶層。而HSE的應(yīng)用層又具有HSE特色的現(xiàn)場(chǎng)訪問(wèn)設(shè)備FDA(Field Device Access)，并按H1的慣例，HSE把從數(shù)據(jù)鏈路層到應(yīng)用層的相關(guān)軟件功能集成為通信棧，稱為HSE Stack。用戶層包括功能塊、設(shè)備描述、網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)管理等功能。

圖2 HSE通信模型的分層結(jié)構(gòu)

（2）HSE通信系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)

圖3表示了HSE通信系統(tǒng)各層的模塊結(jié)構(gòu)。圖中SMIB代表系統(tǒng)管理信息庫(kù)，NMIB為網(wǎng)絡(luò)管理信息庫(kù)，OD為對(duì)象字典，DD為設(shè)備描述，SNTP為簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)定時(shí)協(xié)議，SNMP為簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，MAC為介質(zhì)訪問(wèn)控制而PHY層為物理層。

圖3 HSE通信系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)

（3）HSE的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與設(shè)備類型

圖4說(shuō)明了HSE網(wǎng)絡(luò)中各類設(shè)備的相互關(guān)系。其中鏈接設(shè)備LD（Linking Device）起到了重要作用。一方面LD負(fù)責(zé)從所掛接的H1網(wǎng)段收集現(xiàn)場(chǎng)總線信息，然后把H1地址轉(zhuǎn)換成IPV4或者IPV6的地址，選擇H1網(wǎng)段的數(shù)據(jù)就可以在TCP/UDP/IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳遞；另一方面將接收到TCP/UDP/IP信息的LD可以將IPV4/IPV6地址轉(zhuǎn)換為H1地址，將發(fā)往H1網(wǎng)斷的信息放到現(xiàn)場(chǎng)目的網(wǎng)段中進(jìn)行傳送。這樣，通過(guò)LD就可以實(shí)現(xiàn)跨H1網(wǎng)段的組態(tài)；甚至可以把H1與PLC等其他控制系統(tǒng)集成起來(lái)。這樣LD就同時(shí)具有了網(wǎng)橋與網(wǎng)關(guān)的功能。

圖4 HSE的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與設(shè)備類型

（4）HSE的應(yīng)用

由于HSE與H1相比是后來(lái)推出的技術(shù)，算是比較新的，而且資料較少，設(shè)備也不多，所以尚未看到實(shí)用的例子。如今年6月中國(guó)與BP英國(guó)石油合資投產(chǎn)的Secco90萬(wàn)t乙烯裝置，在世界上同期建設(shè)10個(gè)同類的項(xiàng)目中，Secco所采用的FF是最多的一個(gè)，其規(guī)模為I/O有4萬(wàn)個(gè)左右，F(xiàn)F儀表的1萬(wàn)3千多臺(tái)，H1有2300多個(gè)網(wǎng)段，就是還沒(méi)有用上HSE，因此暫缺應(yīng)用實(shí)例。