O documento descreve o sistema de comunicação Foundation Fieldbus, que é um protocolo digital para automação de processos industriais. Ele permite a comunicação bidirecional entre dispositivos de campo como transmissores e atuadores. O sistema utiliza uma topologia de barramento para transmissão de dados e cada dispositivo conectado possui um endereço único. O protocolo define parâmetros como taxa de transmissão, comprimento máximo de cabos e número máximo de dispositivos por segmento.
3. REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
O Foundation Fieldbus é um sistema da
comunicação totalmente digital, em série e bidirecional
que conecta equipamentos de campo tais como:
transmissores, posicionadores, conversores etc. O
protocolo Foundation Fieldbus é uma rede local (LAN)
para automação de instrumentos de controle de
processos, com capacidade de executar o controle no
campo.
4. Características
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
É um protocolo de comunicação dedicado à Automação de
Processos e otimizado para equipamentos de campo.
Transmissores, Válvulas, Atuadores, Conversores, etc.
Interligados e alimentados via barramento fieldbus.
Cada equipamento de campo possui um endereço físico e
único no barramento.
Endereçamento manual ou automático
5. Características
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
A camada física está de acordo com o padrão IEC 61158- 2,
variante H1
Sinal de comunicação: codificação Manchester com a
modulação de corrente
Topologia: Barramento, árvore/estrela, ponto a ponto
Alimentação: via barramento ou externa, 9-32Vdc em áreas
não intrinsecamente seguras
Podem ser utilizados transmissores a dois e quatro fios.
Baude rate: 31.25 kbit/s
Possibilidades de uso em áreas classificadas
(Intrinsecamente Seguro).
6. Características
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
Permite no máximo 32 equipamentos por segmento
Possibilidade de se utilizar mestre back up
Permite 4 repetidores: distâncias até 9,5 Km.
Cabeamento máximo de 1900m, sem repetidores
Um ramo ou derivação, pode ter até 120m de comprimento
Comunicação Produtor-Consumidor
A inteligência (PID) da malha pode estar no SDCD ou CLP ou
no campo dentro dos próprios instrumentos
8. Start Delimiter Serial Data End Delimiter
Bit time
1 1 1 1 1 1 1 1 1
1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
N+ N+ N+ N+ N-
N-
N-
N-
1
(T=32μs)
Hi
-T/2 T/2
Lo
t
-T/2 T/2
t
Hi
“1”
“N+”
Hi
-T/2 T/2
Lo
t
-T/2 T/2
t
Lo
“0”
“N-”
Manchester Bi-phase L Encoding V
9 to 32V bias
0.75 to 1.0 V
t
mA
15 to 20 mA
t
Receiving Transmitting
Fieldbus Device
(Current)
Preamble
Sinal Elétrico – Código Manchester
REDES INDUSTRIAIS : Foundation Fieldbus
9. Sinal Elétrico – Forma de Onda
REDES INDUSTRIAIS : Foundation Fieldbus
10. REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICOS PARA O SINAL ELÉTRICO
OSCILOSCÓPIOS DA FLUKE: 125 E 225C
11. REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICOS PARA O SINAL ELÉTRICO
OSCILOSCÓPIOS DA FLUKE: 225C
17. As especificações da rede Foundation Fieldbus define a topologia e os
componentes admissíveis. A variedade de topologias possíveis é
exemplificada nas figuras a seguir:
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
Topologias – Ponto a Ponto
Terminator
PLC PROFIBUS PA
PROFIBUS DP
DP/PA LINK
COUPLER
18. REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
Topologias – Tipo Estrela ou Árvore
Trunk
Spur
Terminator
PLC
PROFIBUS PA
PROFIBUS DP
DP/PA LINK
COUPLER
19. REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
Topologias – Tipo Ramos
Trunk
Spur
Terminator
PLC
PROFIBUS PA
PROFIBUS DP
DP/PA LINK
COUPLER
20. Exemplo de Rede Foundation Fieldbus
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
REDE
FIELDBUS
LC-
700
BT-
302
PSI-
302
PS-302
PCI
4 CANAIS
SISTEMA
SUPERVISÓR
IO
Entradas e
Saídas
Digitais
21. Condicionadores de Sinais
Os condicionadores de sinais têm dupla função: uma
eliminar os ruídos que vem da fonte de tensão AC e fazer o
casamento de impedância entre a rede e a fonte AC para
que a mesma não entre em curto
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
22. Condicionadores de Sinais
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
Redundante ou não redundante
Baseado em Motherboard, caixas P+F
Saída de falha via Módulo de diagnóstico
23. Tipos de Cabos
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
BITOLA / COMPRIMENTO
Tipo A par trançado com blindagem
Tipo B Multicabo com blindagem
Tipo C Multicabo sem blindagem
Tipo D Múltiplos condutores sem
blindagem
#18 AWG <=> 1900 m
#22 AWG <=> 1200 m
#26 AWG <=> 400 m
#16 AWG <=> 200 m
43. REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
Terminador
FUNÇÕES DO TERMINADOR:
TRANSFORMAR AS MODULAÇÕES DE CORRENTE EM
TENSÃO
FAZER O CASAMENTO DE IMPEDÂNCIA DO
BARRAMENTO
EVITAR O REFLEXÃO DO SINAL NO BARRAMENTO
44. REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
LINK DEVICES OU BRIDGES E LAS
As Bridges ou Link Devices são os
gerenciadores do tráfego de dados na rede (Mestre)
e também são chamados de LAS (Link Active
Schedule). Também mudam a velocidade do
protocolo, por exemplo: pegar uma informação do
H1 e enviar para o HSE e vice-versa
45. S800 I/O
Estação de
Operação
Segurança
Informação
REDE CORPORATIVA
CPU dos Controladores
Redundantes – AC800M
Rede de Planta
CCM
INTELIGENTE
PROFIBUS-DP
INVERSORES
DE FREQÜÊNCIA
PROFIBUS-DP
Estação de
Engenharia
Rede de Controle
Servidor de
Aspectos
Servidor de
Conectividade
CAIXA
INSTRUMENTAÇÃO
REDE FOUNDATION FIELDBUS
Ethernet TCP/IP 1Gbps
Ethernet TCP/IP 100Mbps
Servidor de
Domínio
LINK
DEVICE
HSE
Ethernet
H1
Sala de Controle
Servidor de
FF OPC
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
46. LINK DEVICES – LD 800 DA ABB
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
47. LINK DEVICES – LD 800 DA ABB
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
53. MESTRE BACKUP - LM
LAS
BASIC
Device
LAS = Link Active Schedule
BASIC
Device
BASIC
Device
BASIC
Device
LINKMASTER
DEVICE
(Primary)
LINKMASTER
DEVICE
(Backup)
LAS
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
54. LAS (LINK ACTIVE SCHEDULE)
O Link Active Schedule (LAS) é deterministico, centraliza o
tempo do barramento e mantém a lista de tempos de transmissão para
todos dados de todos os dispositivos que precisam ser ciclicamente
transmitidos.
O LAS
Gera o pulso de clock no link
Somente um está ativo por H1
Controla as transferências cíclicas e acíclicas
Determina o tempo de comunicação de cada dispositivo
Agenda a comunicação, cálculos e execução
Gera o “Address List” = Live List
Reconhece um novo participantes do H1
Ativa o LAS redundante
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
55. É o tempo gasto para que todos os
instrumentos do barramento possam
publicar os parâmetros de controle e
monitoração do processo
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
Sistema de Comunicação – Produtor / Consumidor
Macro Ciclo
56. O tempo de ciclo (Macro Ciclo) em um barramento FOUNDATION
Fieldbus é dividido em Período Cíclico (onde são publicadas
informações de controle), que tem função ciclíca e Período Aciclíco
(onde são publicadas informações não de controle, como por exemplo
dados de monitoração ou atuações vindas do software supervisório).
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
Sistema de Comunicação – Produtor / Consumidor
Macro Ciclo
58. REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
TIPOS DE DRIVES DE COMUNICAÇÃO - DD
Os Device Descriptions são fornecidos para a
Estação de Engenharia (Host) e assim a Estação de
Engenharia pode “interpretar” os dados fornecidos pelo
equipamento Foundation Fieldbus.
Device Descriptions adicional
de diversos fabricantes .
PARA UM
SISTEMA
ANFITRIÃO
Standard Device Descriptions
da Fieldbus Foundation.
.
.
.
Z
Standard
DD
A
59. DEVICE DESCRIPTION
Visual do Software FDM (Field Device
Manager) da Invensys Utilizando o DD
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
69. REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
Endereçamento
Todos os instrumentos Foundation Fieldbus devem ser
endereçados (nó de rede) para que o mesmo possa realizar a
comunicação com os LAS.
Este endereço pode ser inserido via software de
configuração dos instrumentos ou via programadores
portáteis.
78. Tipos de Blocos Funcionais
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
79. Tipos de Blocos Funcionais
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
Analog Alarm
Analog Input
Arithmetic
Constant
Density
Input Selector
Characterization
Advanced PID
Integrator
Lead Lag
Output Signal Selector
and Dynamic Limiter
PID
Set Point Generator
Splitter
Timer / Logic
BLOCOS
FUNCIONAIS
80. Blocos Funcionais - Resource
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
Este bloco contém dados que é especifico
ao hardware que esta associado com seus
recursos.
- Não tem ligações
- Não tem processamento de dados
- Cada instrumento tem que ter um bloco RES
82. Blocos Funcionais - Transducer
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
Este bloco pega as informações obtidas
pelos sensores e transforma em sinal
digital no caso dos transmissores e no
caso dos posicionadores, transforma sinal
digital em pressão, além de outras
informações e ajustes.
84. Blocos Funcionais – Display
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
- Bloco específico do fabricante
- Cada instrumento tem um bloco DSP diferente
- Diversas informações
86. Blocos Funcionais – Entrada Analógica (AI)
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
Este bloco pega os dados do “transducer
block” e faz a preparação para os outros blocos de
funções.
88. Blocos Funcionais – PID
REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
Este bloco pega o valor da variável do processo e
faz o controle da mesma de acordo com o Set Point
ajustado pelo operador através das ações de
controle: proporcional, integral e derivativa.