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)議來發(fā)送非實時數(shù)據(jù)；而用UDP/IP發(fā)送實時數(shù)據(jù)，非實時數(shù)據(jù)的特點是大小和發(fā)送頻率經(jīng)常變化；實時數(shù)據(jù)的特點是數(shù)據(jù)包短，負(fù)荷低。TCP/IP用來提供組態(tài)和診斷信息傳輸；而UDP/IP提供實時I/O傳輸 。

（3）存在的重要問題。信息的傳送一般要有個“三部曲”：

1）互連。即要解決互相連接的問題，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，因此這個互連的問題已經(jīng)解決了。

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

3）互操作。即相互可以操作的問題。要想進行互操作，首先要“讀懂”送來信息的內(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。形象化來講，如果甲給乙送來的“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”或進行“翻譯”。也就是目前存在的問題。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，是建立一個國際標(biāo)準(zhǔn)。目前國際上已經(jīng)有了一些組織如工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)會（Industrial Ethernet Association）、工業(yè)自動化開放網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合會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)，能否建立一個統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，由于各大公司的互不相讓，看來也難。

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

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)講過以太網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)后，講HSE就比較簡單了。

（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)場訪問設(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，NMIB為網(wǎng)絡(luò)管理信息庫，OD為對象字典，DD為設(shè)備描述，SNTP為簡單網(wǎng)絡(luò)定時協(xié)議，SNMP為簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，MAC為介質(zhì)訪問控制而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)場目的網(wǎng)段中進行傳送。這樣，通過LD就可以實現(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。這樣LD就同時具有了網(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，所以尚未看到實用的例子。如今年6月中國與BP英國石油合資投產(chǎn)的Secco90萬t乙烯裝置，在世界上同期建設(shè)10個同類的項目中，Secco所采用的FF是最多的一個，其規(guī)模為I/O有4萬個左右，F(xiàn)F儀表的1萬3千多臺，H1有2300多個網(wǎng)段，就是還沒有用上HSE，因此暫缺應(yīng)用實例。