[發明專利]一種基于ZigBee的FF現場總線控制系統及其協議轉換方法

無效

• 申請號: 201010220147.3
• 申請日: 2010-07-06
• 公開（公告）號: CN101902380A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 徐曉忻;何姍;張帥;曹曉萍;吳明光
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L12/56;G05B19/418;H04W84/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及FF現場總線領域，尤其涉及一種基于ZigBee的FF現場總線控制系統及其協議轉換方法。

背景技術

現場總線技術產生于上個世紀八十年代，是控制、計算機、通信技術的交叉與集成的產物。現場總線具有結構簡潔、可靠高性、可控性強、可互操作性好、綜合功能強、分散控制、系統開放等優點。隨著以太網和TCP/IP技術的日趨成熟和廣泛應用，現場總線和網絡技術的結合成為現場總線領域的熱點問題。

FF現場總線規范由眾多世界著名儀表、自動化設備制造廠家、科研機構共同制定。由于這些企業和機構是自動化領域自控設備的主要供應商和研發力量，它們提供的變送器、執行器、DCS和流量儀表占世界市場的90％，具備足以左右該領域自控設備發展方向的能力。

FF現場總線規范由FF低速總線H1(31.25kbits/s)標準和高速以太網HSE(High?Speed?Ethernet，100Mbits/s)標準兩部分組成，分別于1996年和2000年頒布。其中H1網絡用于實現連續控制，連接現場的各種設備，如傳感器、執行器、控制器及I/O設備等；HSE則通過以太網將高速控制器、H1子系統、各種數據服務器及工作站連接起來，使得企業的MIS(管理信息系統)、ERP(企業資源計劃)和HMI系統可以直接通過數據服務器獲得現場信息。

FF總線于上世紀末開始進入中國市場，經過幾年的發展，FF不僅有力地推動了中國工業自動化技術的進步，同時也開始了在大型全區域系統集成領域的應用。

1998年3月31日，Fisher-Rosemount與清華大學自動化系合作建立了現場總線系統集成實驗室，該系統是國內運行的第一套通過FF認證的儀表和系統。同年8月，Fisher-Rosemount公司與西安國家電力研究院以及西安交通大學簽署了中國第一套電力行業FF現場總線應用合同。如今，在中國已有數百套正在運行或已簽訂合同的FF總線控制系統，如廣西惠州大型石化裝置、上海SECCO石化裝置、寧夏大元煉油化工公司、蘇州碳黑廠、唐山水泥廠、陜西興平化工廠、廣州石化煉油廠、吉林化纖、云南江川磷肥廠等。

在FF總線在國內大力發展的同時，我國的自動化廠商也在迎頭趕上。國內一些著名企業和科研機構如浙大中控、北京華控、清華大學、中科院自動化研究所等已經成為FF的重要成員，并擁有相關的FF系統和設備。例如，2001年11月，北京華控開發出了FF溫度變送器。2004年，中科院沈陽自動化研究所開發出了FF-HSE和FF-H1協議網關。2007年浙大中控開發了兼容DCS的FF-H1接口裝置。

雖然，FF總線在國內大力發展，但是由于其高昂的價格、某些控制回路算法的復雜性、以及操作者對于傳統控制系統產品的操作習慣都大大制約了FF總線的發展。目前，國內工業控制領域仍大量采用的是基于4-20mA電流信號的模擬設備。因此，尋找一種將FF現場總線控制與模擬設備數據互通的方法，尤其是將這些模擬設備納入到FF-HSE現場總線控制系統的范圍內，使之實現數字化、網絡化必將大大推進FF總線在中國的發展。

目前，FF現場總線控制系統的代表性研究成果如下：

1、連接高速以太網與FF-H1網絡的現場總線網絡互聯單元(ZL03209406.X)，提出設置HSE與H1的互聯單元實現，實現了FF-HSE與FF-H1網絡協議的轉換以及FF-H1和FF-H1網絡之間的橋接。

2、包含FF協議H1網段的控制系統及接口裝置和通信方法(申請號：200710194743.7)提出通過網段控制系統將非FF總線的設備納入FF-H1網絡，實現了傳統網絡對FF-H1網絡的控制。