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Fieldbus Foundation
H1 31.25 Kbit/sec
HSE (High-speed Ethernet) 100 Mbit/sec
FOUNDATION fieldbus es un sistema de
comunicación digital, serial, bidireccional
que sirve como red a nivel básico de
automatización en una planta industrial.
Multidrop wiring. FOUNDATION fieldbus
soporta hasta 32 dispositivos, sin
embargo lo típico ( limitaciones de voltaje
y corriente ) es de 16 dispositvos
Instrumentación Multivariable
Comunicación Bidireccional
Nueva información
Control en Campo
Standares Regulatorios:
ANSI/ISA 50.02
IEC 61158
CENELEC EN50170:1996/A1
Fieldbus Foundation
Fieldbus foundation : Es una asociacion de fabricantes que
administran, investigan y potencian el uso de este protocolo.
INTEROPERABILIDAD : Garantiza que los dispositivos de
distintos operan satisfactoriamente juntos en la red Fieldbus.
Esta prueba la realiza Foundation a cada instrumento ( a lo menos a
dos), una vez aprobado, queda registrado y autoriza el uso del logo
en el equipo. Los sistemas se prueban pero no quedan registrados ni
usan el logo Foundation. Interoperabilidad NO significa
INTERCAMBIABILIDAD ya que la funcionalidad puede ser distinta.
Fieldbus Foundation
Ventajas del protocolo:
Fue concebido para el Control de procesos
• Puede funcionar en ambientes industriales y/o
peligrosos
• Lleva la energía por el mismo cable
• Puede reutilizar cables existentes
• Soporta Seguridad intrínseca
• Control determinístico
• Mantiene informado al usuario
Fieldbus Foundation (Comunicaciones)
Bloques Control y Diagnósticos
Interfaz Electrónica (9-32 V, 15-20 mA)
Empaqueta Datos y Administra los tiempos
Los dispositivos en un segmento comunican los datos de control de
procesos en forma cíclica, cuyo tiempo es administrado por una función
de planificación maestra denominada Link Active Scheduler. La
comunicación utiliza la forma publisher/subscriber. Es decir es
determinística ( ocurre siempre en el tiempo planificado).
Los datos de información (no de procesos), registros, alarmas,
diagnósticos, configuración se comunican en forma asincrónica. Se asigna
un tiempo entre ciclos para que por medio de toking-passing se
comuniquen los dispositivos.
Fieldbus Foundation (Comunicaciones)
Cada dispositivo comparte el mismo tiempo en un segmento. Un función
de sistema administra el tiempo “ application clock”. Los clock interno
de cada dispositivo se sincronizan con este.
Las alarmas son manejadas en forma independiente.
Cada dispositivo Fieldbus tiene una dirección, que algunos sistemas la
asignan en forma automática ( delta V)
Fieldbus esta orientado a trabajar con TAG en vez de direcciones.
Fieldbus Foundation (Comunicaciones)
MACROCICLO
Fieldbus Foundation (Comunicaciones)
Multiple Function Block en ejecución
Los Function Block son pequeños módulos de software
sellados, que tienen entradas y salidas y una función (no
intervenible) que relaciona ambas.
• Resource blocks
• Transducer blocks
• Function blocks
Relaciona el dispositivo completo (N°
serie, Fabricante, Modelo, etc)
Relaciona las partes humedas (wetted)
(Sensor, material, estatus)
Relacionan las capacidades de
control (AI, AO, PID, PI)
Fieldbus Foundation (Bloques de Función)
Foundation Fieldbus define un set de bloques
funcionales básicos y avanzados, el fabricante decide
cuantos incluir.
InterOperabilidad: Garantiza que un Function Block es
interoperable y opera junto a otros bloques, no
garantiza la funcionalidad de (distintos equipos), ya
que los algoritmos pueden ser distintos.
Otros Bloques desarrollados por el fabricante
(Avanzados), también son interoperables ya que
Foundation especifica como hacerlo.
Fieldbus Foundation (Bloques de Función)
Fieldbus Foundation (Bloques de Función)
Basic Specified Continuous Blocks
Analog Input AI Reads analog input
Analog Output AO Sends analog output
Bias Gain B Scaling
Control Selector CS Override control
Manual Loader ML Manual Control
PID Control PID PID Control
PD Control PD PD only control
Ratio Control RA Ratio Control
Basic Specified Discrete Blocks
Discrete Input DI Reads discrete input
Discrete Output DO Sends discrete output
Advanced Specified Continuous Function Blocks
Complex AO Provides extensive interlocking
Splitter 1-in-3-out + logic -- for split ranging
Selector 4-in-1-out (min., max., mid., avg.)
Setpoint Generator SP generator for Batch applications
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Fieldbus Foundation (Bloques de Función)
Advanced Specified Discrete Function Blocks
Digital HMI Operator input - reference by tag
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Digital Alarm Provides alarm response
Step Control SP control using discrete actuators
Calc_D 1131-C inst. - 50 steps - discretes
Complex DO Provides extensive interlocking
Device Simple 2 or 3 state devices (pumps)
Dead Time Delay for analog feedforward control
Analog Alarm Provides alarm response
Fieldbus Foundation (Bloques de Función)
No todos los dispositivos trae el mismo número de
bloques, sino que traen una base mínima.
Si uno desea y el fabricante lo permite se puede copiar
(instance) un bloque al dispositivo para agregarle una
funcionalidad, esto se llama instantation. Por ej. Agregar
un segundo P&ID a una válvula de control.
Fieldbus Foundation (Bloques de Función)
FOUNDATION fieldbus device description:
Corresponde a un “ driver” que trae el dispositivo para
que el Host entienda la data , por ejemplo si trae un
bloque funcional especial desarrollado por el fabricante o
texto ayuda, unidades de ingeniería, método.
Metodo:
Es una secuencia predefinida de operaciones que
ejucuta el dispositivo.
Fieldbus Foundation (Bloques de Función)
FOUNDATION fieldbus no especifica los diagnósticos de
dispositivos sino que queda abierto a cada fabricante.
Emerson ha incluido en sus dispositivos function block de
diagnósticos que son analizados con un software llamado
AMS.
Además incluye métodos avanzados y estadisticos, que
permiten detectar desviaciones en variables que
permiten detectar:
Pegado (stiction) de válvulas
Pérdida de sello o taponamiento de líneas de proceso
Fieldbus Foundation (Bloques de Función)
Fieldbus utiliza un cable del tipo par apantallado, permite
utilizar cables existentes.
El bus se llama segmento o “trunk”, y los dispositivos se
conectan al trunk mediante “spurs”, esta topología es
llamada “branch”.
Fieldbus Foundation (Wiring)
Si los spurs se conectan en un solo punto concentrados
entonces la topología se llama arbol o “tree”.
Fieldbus Foundation (Wiring)
Key segment limits Typical values
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segment without a repeater
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segment with a repeater
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Each device must draw at least 8
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Voltage range 9-32 Vdc 24 Vdc
LIMITES DEL NUMERO DE DISPOSITIVOS
Fieldbus Foundation (Wiring)
Type Description Size Maximum length
A Individual shielded,
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#18 AWG
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with overall shield
#22 AWG
(0.32 mm2)
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C Multiple-twisted-pair
without shield
#26 AWG
(0.13 mm2)
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#16 AWG
(1.25 mm2)
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Fieldbus Foundation (Wiring)
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DEBE SUPERAR LOS LIMITES DE LA TABLA ANTERIOR.
Fieldbus Foundation (Wiring)
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Total devices
on segment
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1-12 120 m 90 m 60 m
13-14 90 m 60 m 30 m
15-18 60 m 30 m 1 m
Fieldbus Foundation (Wiring)
Ejemplo:
Máx. 90 mt Máx. 60 mt
Máx. 120 mt
Fieldbus Foundation (Wiring)
Cursos Online Gratis de Fieldbus y Delta V :
http://plantweb.emersonprocess.com/University/default.asp
Información Sistema Delta V:
www.ineco.cl (Representante en Chile)
www.easydeltav.vcom
Sitio oficial Fieldbus:
www.fieldbus.org
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Field bus fundationsz

  • 1. Fieldbus Foundation H1 31.25 Kbit/sec HSE (High-speed Ethernet) 100 Mbit/sec FOUNDATION fieldbus es un sistema de comunicación digital, serial, bidireccional que sirve como red a nivel básico de automatización en una planta industrial. Multidrop wiring. FOUNDATION fieldbus soporta hasta 32 dispositivos, sin embargo lo típico ( limitaciones de voltaje y corriente ) es de 16 dispositvos Instrumentación Multivariable Comunicación Bidireccional Nueva información Control en Campo Standares Regulatorios: ANSI/ISA 50.02 IEC 61158 CENELEC EN50170:1996/A1
  • 2. Fieldbus Foundation Fieldbus foundation : Es una asociacion de fabricantes que administran, investigan y potencian el uso de este protocolo. INTEROPERABILIDAD : Garantiza que los dispositivos de distintos operan satisfactoriamente juntos en la red Fieldbus. Esta prueba la realiza Foundation a cada instrumento ( a lo menos a dos), una vez aprobado, queda registrado y autoriza el uso del logo en el equipo. Los sistemas se prueban pero no quedan registrados ni usan el logo Foundation. Interoperabilidad NO significa INTERCAMBIABILIDAD ya que la funcionalidad puede ser distinta.
  • 3. Fieldbus Foundation Ventajas del protocolo: Fue concebido para el Control de procesos • Puede funcionar en ambientes industriales y/o peligrosos • Lleva la energía por el mismo cable • Puede reutilizar cables existentes • Soporta Seguridad intrínseca • Control determinístico • Mantiene informado al usuario
  • 4. Fieldbus Foundation (Comunicaciones) Bloques Control y Diagnósticos Interfaz Electrónica (9-32 V, 15-20 mA) Empaqueta Datos y Administra los tiempos Los dispositivos en un segmento comunican los datos de control de procesos en forma cíclica, cuyo tiempo es administrado por una función de planificación maestra denominada Link Active Scheduler. La comunicación utiliza la forma publisher/subscriber. Es decir es determinística ( ocurre siempre en el tiempo planificado). Los datos de información (no de procesos), registros, alarmas, diagnósticos, configuración se comunican en forma asincrónica. Se asigna un tiempo entre ciclos para que por medio de toking-passing se comuniquen los dispositivos.
  • 5. Fieldbus Foundation (Comunicaciones) Cada dispositivo comparte el mismo tiempo en un segmento. Un función de sistema administra el tiempo “ application clock”. Los clock interno de cada dispositivo se sincronizan con este. Las alarmas son manejadas en forma independiente. Cada dispositivo Fieldbus tiene una dirección, que algunos sistemas la asignan en forma automática ( delta V) Fieldbus esta orientado a trabajar con TAG en vez de direcciones.
  • 7. Fieldbus Foundation (Comunicaciones) Multiple Function Block en ejecución
  • 8. Los Function Block son pequeños módulos de software sellados, que tienen entradas y salidas y una función (no intervenible) que relaciona ambas. • Resource blocks • Transducer blocks • Function blocks Relaciona el dispositivo completo (N° serie, Fabricante, Modelo, etc) Relaciona las partes humedas (wetted) (Sensor, material, estatus) Relacionan las capacidades de control (AI, AO, PID, PI) Fieldbus Foundation (Bloques de Función)
  • 9. Foundation Fieldbus define un set de bloques funcionales básicos y avanzados, el fabricante decide cuantos incluir. InterOperabilidad: Garantiza que un Function Block es interoperable y opera junto a otros bloques, no garantiza la funcionalidad de (distintos equipos), ya que los algoritmos pueden ser distintos. Otros Bloques desarrollados por el fabricante (Avanzados), también son interoperables ya que Foundation especifica como hacerlo. Fieldbus Foundation (Bloques de Función)
  • 10. Fieldbus Foundation (Bloques de Función) Basic Specified Continuous Blocks Analog Input AI Reads analog input Analog Output AO Sends analog output Bias Gain B Scaling Control Selector CS Override control Manual Loader ML Manual Control PID Control PID PID Control PD Control PD PD only control Ratio Control RA Ratio Control Basic Specified Discrete Blocks Discrete Input DI Reads discrete input Discrete Output DO Sends discrete output
  • 11. Advanced Specified Continuous Function Blocks Complex AO Provides extensive interlocking Splitter 1-in-3-out + logic -- for split ranging Selector 4-in-1-out (min., max., mid., avg.) Setpoint Generator SP generator for Batch applications Characterizer Has interpolation and tracking Integrator Integrate flow or pulse + reset Calc_A 1131-C inst. - 50 steps - analogs Lead/Lag Dynamic compensation Dead Time Delay for analog feedforward control Analog Alarm Provides alarm response Fieldbus Foundation (Bloques de Función)
  • 12. Advanced Specified Discrete Function Blocks Digital HMI Operator input - reference by tag Pulse Input Pass pulses to integrator Timer Count up/down, debounce Digital Alarm Provides alarm response Step Control SP control using discrete actuators Calc_D 1131-C inst. - 50 steps - discretes Complex DO Provides extensive interlocking Device Simple 2 or 3 state devices (pumps) Dead Time Delay for analog feedforward control Analog Alarm Provides alarm response Fieldbus Foundation (Bloques de Función)
  • 13. No todos los dispositivos trae el mismo número de bloques, sino que traen una base mínima. Si uno desea y el fabricante lo permite se puede copiar (instance) un bloque al dispositivo para agregarle una funcionalidad, esto se llama instantation. Por ej. Agregar un segundo P&ID a una válvula de control. Fieldbus Foundation (Bloques de Función)
  • 14. FOUNDATION fieldbus device description: Corresponde a un “ driver” que trae el dispositivo para que el Host entienda la data , por ejemplo si trae un bloque funcional especial desarrollado por el fabricante o texto ayuda, unidades de ingeniería, método. Metodo: Es una secuencia predefinida de operaciones que ejucuta el dispositivo. Fieldbus Foundation (Bloques de Función)
  • 15. FOUNDATION fieldbus no especifica los diagnósticos de dispositivos sino que queda abierto a cada fabricante. Emerson ha incluido en sus dispositivos function block de diagnósticos que son analizados con un software llamado AMS. Además incluye métodos avanzados y estadisticos, que permiten detectar desviaciones en variables que permiten detectar: Pegado (stiction) de válvulas Pérdida de sello o taponamiento de líneas de proceso Fieldbus Foundation (Bloques de Función)
  • 16. Fieldbus utiliza un cable del tipo par apantallado, permite utilizar cables existentes. El bus se llama segmento o “trunk”, y los dispositivos se conectan al trunk mediante “spurs”, esta topología es llamada “branch”. Fieldbus Foundation (Wiring)
  • 17. Si los spurs se conectan en un solo punto concentrados entonces la topología se llama arbol o “tree”. Fieldbus Foundation (Wiring)
  • 18. Key segment limits Typical values Maximum of 32 devices per segment without a repeater Maximum of 240 devices per segment with a repeater 4 to 16 devices per segment Each device must draw at least 8 mA from the segment 15 to 25 mA power consumption for a two-wire device 8.5 mA for a four-wire device 400 mA typical segment limit Voltage range 9-32 Vdc 24 Vdc LIMITES DEL NUMERO DE DISPOSITIVOS Fieldbus Foundation (Wiring)
  • 19. Type Description Size Maximum length A Individual shielded, twisted pair #18 AWG (0.8 mm2) 1900 m (6232 ft.) B Multiple-twisted-pair with overall shield #22 AWG (0.32 mm2) 1200 m (3936 ft.) C Multiple-twisted-pair without shield #26 AWG (0.13 mm2) 400 m (1312 ft.) D Two wires with no shield and not twisted #16 AWG (1.25 mm2) 200 m (656 ft.) LIMITES DEL LARGO DE SEGMENTO Fieldbus Foundation (Wiring)
  • 20. EJEMPLO : SE DEBE INCLUIR LA SUMA DE TODOS LOS CABLES Y NO DEBE SUPERAR LOS LIMITES DE LA TABLA ANTERIOR. Fieldbus Foundation (Wiring)
  • 21. El largo máximo de cada spur depende: Del número de instrumentos en el segmento Del número de dispositivos en el spur. Total devices on segment Devices per spur 1 2 3 1-12 120 m 90 m 60 m 13-14 90 m 60 m 30 m 15-18 60 m 30 m 1 m Fieldbus Foundation (Wiring)
  • 22. Ejemplo: Máx. 90 mt Máx. 60 mt Máx. 120 mt Fieldbus Foundation (Wiring)
  • 23. Cursos Online Gratis de Fieldbus y Delta V : http://plantweb.emersonprocess.com/University/default.asp Información Sistema Delta V: www.ineco.cl (Representante en Chile) www.easydeltav.vcom Sitio oficial Fieldbus: www.fieldbus.org Fieldbus Foundation (Sitios Web)