FOUNDATION FIELDBUS

FOUNDATION FIELDBUS

Fundación Fieldbus (FF) es un protocolo de comunicación digital para redes industriales, específicamente utilizado en aplicaciones de control distribuido. Puede comunicar grandes volúmenes de información, ideal para aplicaciones con varios lazos complejos de control de procesos y automatización. Está orientado principalmente a la interconexión de dispositivos en industrias de proceso continuo. Los dispositivos de campo son alimentados a través del bus Fieldbus cuando la potencia requerida para el funcionamiento lo permite.

• Introducción

Fieldbus (Bus de Campo) es el nombre de una familia de protocolos industriales de redes informáticas utilizados para redes de control industrial en tiempo real, estandarizado como norma IEC 61158. Es una manera de conectar los instrumentos en una planta de fabricación. Fieldbus puede trabajar en estructuras de red que normalmente permite la conexión de topologías de red en cadena, estrella, anillo, ramas, árboles.

Los encargados de desarrollar estos protocolos fueron un consorcio de industrias que se denominaron "Fieldbus Foundation (Fundación Fieldbus)", que sin fines de lucro, buscaron integrar las comunicaciones a niveles de campo.

Fieldbus Foundation representa los principales proveedores de la industria de automatización de procesos y los usuarios finales en todo el mundo. Han asumido un papel de liderazgo en el desarrollo de buses de campo de las comunicaciones digitales y las arquitecturas de sistemas integrados basados en normas regionales e internacionales.

• Historia

La Fundación Fieldbus ha dado varios pasos para adquirir la madurez y la aceptación para su tecnología. A continuación algunos acontecimientos que se han dado en este camino.

• Finalización de las especificaciones del anteproyecto H1, mayo de 1995.

• Demostración de la tecnología H1 en Monsanto Chocolate Bayou, octubre de 1996.

• El registro de los primeros productos Fieldbus H1, septiembre de 1998.

• Finalización de los proyectos de especificación preliminar del Ethernet de alta velocidad (HSE), septiembre de 1999.

• El registro de los primeros dispositivos de enlace HSE, mayo de 2001.

• Demostración de HSE y los bloques flexibles de función (ICAR), mayo de 2005.

• Finalización de las especificaciones del protocolo SIF, 2005.

• Demostración de la Tecnología de SIF en "Shell Global Solutions", Ámsterdam, mayo de 2008.

• Como funciona Fieldbus

Hay dos partes importantes de la arquitectura del sistema Fieldbus: la interconexión y aplicación. La interconexión se refiere a la transmisión de datos desde un dispositivo a otro, puede ser un dispositivo de campo, operador de consola o un configurador. Esta es la parte del protocolo de comunicación de bus de campo.

La aplicación es la función de automatización que el sistema realiza. Mediante la estandarización de parte de la aplicación, Fieldbus ha ido más lejos que cualquier otro estándar de comunicación, garantizando la interoperabilidad entre los productos.

Información general

La arquitectura de aplicación de Fieldbus se apoya en la distribución de las tareas de automatización a los dispositivos de campo que están interconectados a una red. Las funciones más básicas realizadas por un dispositivo se modelan como bloques. Los bloques cooperan y se interconectan entre sí, apoyando a la propagación de parámetros entre los dispositivos, y el operador.

Las tres capas donde Fieldbus se soporta y algunas características funcionales son:

• Capa Física (PHL): Sólo reconoce bits individuales. La norma define los tipos de medios y señales, velocidad de transmisión y topología, incluyendo el número de nodos, y la potencia del dispositivo (sólo en Fieldbus).

• Capa de Enlace de Datos (DLL) : transfiere datos entre entidades de la red; realiza el mantenimiento, la activación y desactivación de los enlaces de las conexiones de datos, agrupación de bits en caracteres y tramas, control de errores, control de acceso al medio y control de flujo ( permitiendo a varios dispositivos compartir la red). La norma define el tipo de control de acceso al medio, formatos de trama, la comprobación de errores.

• Capa de Aplicación (APP): permite la interconexión entre los puntos de acceso y el usuario. El estándar define formatos de mensaje y servicios a disposición de los AP.

• Capa Física de Fieldbus

Fieldbus utiliza una velocidad de comunicación moderadamente alta, debido a que tiene que dar servicio a sistemas por ejemplo de control de lazo cerrado o variadores de velocidad.

El sistema fue diseñado para tener un mínimo de gastos generales de comunicación para satisfacer las necesidades de control.

Hay varias combinaciones para la capa física, cada uno con sus relativas ventajas. Todos los dispositivos de un bus deben usar las mismas opciones para la comunicación, conexión y velocidad de transmisión. Sin embargo, dispositivos en el bus o no en el bus se pueden mezclar, así como los de seguridad intrínseca o de no seguridad intrínseca.

Características comunes de los medios de comunicación

Los datos se intercambian utilizando una señal serial half-duplex síncrona. Un dispositivo transmite y recibe en el mismo medio, pero no simultáneamente. La señal se auto-temporiza, utilizando la codificación Manchester (también conocido como bifásico L). Dado que la transmisión es sincrónica, no se requiere bits de inicio o paro. En la codificación Manchester, el reloj y los datos se combinan para que un flanco de subida represente un 0 lógico (cero), y un flanco de bajada representa un 1 lógico (uno) en los datos.

Figura 2. Codificación Manchester

Cuando se transmite, primero hay un preámbulo, lo que equivale al timbrado del teléfono, para sincronizar los receptores de otros dispositivos. El principio y final del mensaje se indica con delimitadores de inicio y final. Los delimitadores no se codifican, sólo los datos, por lo que puede ser identificado. Los bits no codificados de los delimitadores se les llaman N+ (nondata positivo), y N- (nondata negativo). El preámbulo y los delimitadores añadidos por la capa física en el dispositivo de transmisión, son descartados en la capa física del dispositivo receptor.

Figura 3. Fieldbus fotograma de la capa física.

Características de los medios Cableados.

Los medios de comunicación utilizan señales eléctricas en

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