基金會高速現場總線FF－HSE分析與應用研究
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1 前言
基金會現場總線（FF）是專為過程自動化而設計的通訊協議。FF現場總線最初包括低速總線H1（速率為31.25kbps）和高速總線H2（速率為1Mbps和2.5Mbps）兩部分。但隨著多媒體技術的發展和工業自動化水平的提高，控制網絡的實時信息傳輸量越來越大，H2的設計能力已不能滿足實時信息傳輸的帶寬要求。鑒于此，現場總線基金會放棄了原有H2總線計劃，取而代之的是將現場總線技術與成熟的高速商用以太網技術相結合的新型高速現場總線-基金會HSE（High Speed Ethernet）現場總線，并于2000年3月發布了HSE的最終規范。
2 通信結構和網絡拓撲
HSE是一種基于Ethernet+TCP/IP協議、運行在100Base-T以太網上的高速現場總線。它能支持低速總線H1的所有功能，是對H1的補充和增強。
2.1 通信結構
HSE模型采用了OSI參考模型中物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層，并在應用層上增加了用戶層，形成6層的通信模型。HSE的通信結構和模型分層的對應關系如圖2—1所示。
HSE的結構是一個增強型的標準以太網模式。底層采用標準以太網IEEE802.3μ的最新技術和CS-MA/CD鏈路控制協議來進行介質的訪問控制。TCP/IP協議是標準以太網的重要協議，它位于網絡層和傳輸層，實現面向連接和無連接的數據傳送，并為分布式主機控制協議（DHCP）、簡單網絡時間協議（SNTP）、簡單網絡管理協議（SNMP）和現場設備訪問代理（FDAAgent）提供傳輸服務。HSE系統和網絡管理代理、功能塊、HSE管理代理和現場設備訪問代理都位于用戶層和應用層中，提供設備的描述和訪問、功能塊應需添加任何專用設備即可直接連入高速網絡，同時也從另一方面增強了HSE設備的互操作性。
2.2 網絡拓撲
HSE設備分為4類：主機設備、鏈接設備、網關設備和以太網現場設備，其功能分別為對系統進行組態、監控和管理，將H1總線段鏈入FF-HSE網絡，實現與其它標準總線通信，連接高速I/O設備或PLC。HSE可直接使用以太網的交換設備、路由器等，通過雙絞線或光纖等將HSE設備連接起來，建立HSE總線控制網絡。如圖2—2所示。
3 HSE功能特色
HSE除了具有高帶寬和更好的開放性之外，靈活的網絡和設備冗余形式以及靈活功能塊技術是HSE的兩個特色技術。
3.1 冗余形式
HSE的特色之一是它的冗余設計。HSE規范支持包括標準以太網應用的冗余。HSE冗余提供通信路徑冗余（冗余網絡）和設備冗余兩類，允許所有端口通過選擇連接，如圖3—1所示。
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