基金会现场总线会话SESSION体制分析引言现场总线技术的发展日新月异，现场总线形势也是层出不穷。在众多的现场总线协议中，基金会现场总线FF以其技术上的先进性及在过程控制领域的独到优势，成为非常有发展前途的总线。按照基金会现场总线的定义，FF总线是一种全数字的、串行的、双向传输的通信系统，是一种连接现场中各种传感器、控制器、执行单元的信号传输系统。FF现场总线分为H1低速部分和HSE高速部分。两者的主要区别是，H1低速网络的应用层建立在物理层、数据链路层之上，而HSE高速部分建立在TCP/IP协议之上。这决定了两种现场总线的通信速率不同，HSE现场总线的通信速率为100Mb/s,大大超过了H1总线的31.25kb/s。所以，HSE将有广阔的应用前景。现场总线基金会致力于开发出统一标准的现场总线，并已于1996年一季度颁布了低速总线H1的标准，安装了示范系统，将不同厂商的符合FF规范的仪表互连为控制系统和通信网络。使H1低速总线步入实用阶段。而基于高速以太网(HighSpeedEthernet简称HSE)的现场总线协议FS1.0于2000年3月才制定出来，同年11月又颁布了第二版FS1.1。这是一项很新的技术。本文所描述的是第二版FS1.1中的FDAsession部分。2FDASession概述如图1所示，一个完整的HSE系统有以下几部分构成：HSE管理和TCP/UDP及其以下的协议（称为HSE通信栈）、FDA代理、用户层（包括NMA、SMK、FBAP及和H1的接口）。其中，FDA代理则是HSE的核心部分，是最能体现HSE系统特点的部分，它不同于H1系统的相应用户层。FDA由四层协议状态机组成：高速以太网虚通信关系状态机制HSEVCR、FDA服务协议机制FSPM、应用关系协议机制ARPM、套接字映射协议机制SMPM。其中，第一层属于FMSVCRs部分，它提供了联系上面用户层的多个接口，侧重于与各部分信息的交互和组织。可以把后面三层统称为HSESession,Session是一种应用关系（AP-applicationrelationship），用于在FDA代理端点之间传输数据。在一个分布式系统中，通过一个定义好的应用层通信通道来交换应用层报文，应用程序通过这种方式相互通信，这些通信通道在现场总线应用层被定义为应用关系。HSEVCR提供对虚现场设备VFD的访问，这种访问要在Session建立的基础上才能够进行。FDA代理通过Session来传输FDA和FMS消息。图1。基金会现场总线HSE系统结构FDASession用于为客户机/服务器（Client/Server）、发布者/预定者（Publisher/Server）、报文分发/报文接收（ReportSource/Sink）三种类型的FDA代理端点提供通信通道，FDASession可以工作在TCP和UDP两种协议之上，由源和目的端的网络地址（IP地址+端口号）鉴别。一方面，Session中的ARPM协议机采用对FMS消息进行编码/解码的方式，对话路的打开、关闭进行控制，为上层的VCR提供了通信通道；另一方面，Session中的SMPM协议机基于TCP/UDP协议进行操作，负责同TCP/UDP的接口。因此，Session侧重的是通信通道的建立和保持。3HSESession的协议机制前面已提到，HSESession协议机制可以划分为三层：FDA服务协议机制FSPM、应用关系协议机制ARPM、套接字映射协议机制SMPM。它们之间的关系如图2所示。FDA服务协议机（FSPM:FDAserviceprotocolmachine）是作为HSEVCR与Session之间的接口存在的。它负责把上层用户发来的信息转换成为Session的内部协议格式，并根据应用关系端点参数，为该服务选择一个合适的应用关系协议机制；同样的，根据应用关系端点参数，把Session的内部协议格式转换成用户可接收的格式，传送给上层VCR。简而言之，它是对上层的接口。套接字映射协议机制（SMPM:Socketmapprotocolmachine）与FSPM有些类似，它是对TCP/UDP传输层的接口。它将来自应用关系协议机制的FAS内部协议格式转换成传输层TCP/UDP可接受的服务格式，并通过套接字接口，调用TCP/UDP服务；或者反过来，从套接字接收来自传输层的数据，并以FAS内部协议格式发送给应用关系协议机制ARPM。图2。FDASession的协议分层FMSVCRFDA服务协议机制#n#1C/S应用关系协议机#n套接字映射协议机制TCP/UDP#1多播应用关系协议机Session应用关系协议机制是Session的核心部分