总线专题：第四讲 FF的HSE

续冲突的项数。整个算法过程可以理解为

1）每个帧在首次发生冲突时的退避时间为T1。

2）当重复发生一次冲突，则最大退避时间加倍，然后组织重传数据帧。

3）在10次碰撞发生后，该间距将被冻结在最大时间片（即1023）上。

4）16次碰撞后，控制器将停止发送，并向节点微处理器回报失败信息。

这个算法中等待时间的长短与冲突的历史有关，一个数据帧遭遇的冲突次数越多，则等待时间越长，说明网上传输的数据量越大。

3.工业以太网

以太网是用于办公自动化的技术，要用于工业领域必须在沿用以太网技术的基础上，采取相应的措施才行。

（1）以太网与工业以太网不同之点

1）早先的以太网规范只包括OSI通信模型中的物理层与数据链路层；而工业以太网则还包括了网络层，传输层和应用层，见图1所示。图中MAC代表介质访问控制（Media Access Control）,IP(Internet Protoeol)指网际互联协议，TCP（Transmission Control Protocol）为传输控制协议而UDP（User Datagram Protocol）则指用户数据报协议。

图1工业以太网与OSI互连参考模型的分层对照

2）要适应工业环境需采取的措施：

·优质的元器件及材料以保证其可靠性。

·机械环境的适应性，如耐根动、耐冲击。

·气候环境的适应性，如工作温度要求为-40～85℃，至少为-20～70℃，并要耐腐蚀、防尘与防水。

·电磁环境适应性或电磁兼容性EMC如符合EN50081-2、EN50082-2标准（EN为欧洲标准）

这样工业以太网的价格就比以太网要高得多。至于实时性，时间确定性，供电与防爆等问题在以后的实时工业以太网中讲解。

（2）在工业以太网中，一般利用TCP/IP协议来发送非实时数据；而用UDP/IP发送实时数据，非实时数据的特点是大小和发送频率经常变化；实时数据的特点是数据包短，负荷低。TCP/IP用来提供组态和诊断信息传输；而UDP/IP提供实时I/O传输 。

（3）存在的重要问题。信息的传送一般要有个“三部曲”：

1）互连。即要解决互相连接的问题，工业以太网在物理层都采用了标准的RJ45的连接器，因此这个互连的问题已经解决了。

2）互送。即要解决信息的互相传送到目的地的问题。现在工业以太网采用了TCP/IP协议以后，这个问题也已经解决。

3）互操作。即相互可以操作的问题。要想进行互操作，首先要“读懂”送来信息的内容，但目前由于各大公司的产品各有各的协议与规范，也就是数据格式各不相同。因此甲公司送给乙公司的信息，乙公司固然可以收到，但却不能解读。形象化来讲，如果甲给乙送来的“信件”是“中文”，而乙却只懂“英文”而不懂“中文”，这就需要统一“文字”或进行“翻译”。也就是目前存在的问题。毛病就处在大家的应用层上。

（4）解决的办法

1）比较彻底的办法，是建立一个国际标准。目前国际上已经有了一些组织如工业以太网协会（Industrial Ethernet Association）、工业自动化开放网络联合会IAONA(Industrial Automation Open Networking Alliance)、和IDA(Interface for Distributed Architecture)小组等组织，而IEC也在致力于建立标准，能否建立一个统一的国际标准，由于各大公司的互不相让，看来也难。

2）依靠OPC-XML(Extensible Mate up Language可推展标准语言)，也就是一种间接的办法，靠“翻译”来沟通。这种办法虽然并不理想，但还可行，正如目前各种现场总线还只能靠OPC办法来解决互操作的问题。

4.HSE

由于HSE本身就是工业以太网的一种，所以前面已经讲过以太网和工业以太网后，讲HSE就比较简单了。

（1）HSE的通信模型

图2表示了HSE通信模型的分层。他与工业以太网不同之处是在应用层上又加了用户层。而HSE的应用层又具有HSE特色的现场访问设备FDA(Field Device Access)，并按H1的惯例，HSE把从数据链路层到应用层的相关软件功能集成为通信栈，称为HSE Stack。用户层包括功能块、设备描述、网络与系统管理等功能。

图2 HSE通信模型的分层结构

（2）HSE通信系统的模块结构

图3表示了HSE通信系统各层的模块结构。图中SMIB代表系统管理信息库，NMIB为网络管理信息库，OD为对象字典，DD为设备描述，SNTP为简单网络定时协议，SNMP为简单网络管理协议，MAC为介质访问控制而PHY层为物理层。

图3 HSE通信系统的模块结构

（3）HSE的网络系统与设备类型

图4说明了HSE网络中各类设备的相互关系。其中链接设备LD（Linking Device）起到了重要作用。一方面LD负责从所挂接的H1网段收集现场总线信息，然后把H1地址转换成IPV4或