{"id":71009,"date":"2020-02-23T09:53:26","date_gmt":"2020-02-23T06:53:26","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/sistemy-avtomatizaczii-na-osnove-foundation-fieldbus"},"modified":"2020-03-03T16:14:42","modified_gmt":"2020-03-03T13:14:42","slug":"sistemy-avtomatizaczii-na-osnove-foundation-fieldbus","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/fr\/blog\/administrirovanie\/sistemy-avtomatizaczii-na-osnove-foundation-fieldbus","title":{"rendered":"Syst\u00e8mes d'automatisation bas\u00e9s sur Foundation Fieldbus","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p>Foundation Fieldbus est un syst\u00e8me de communication num\u00e9rique utilis\u00e9 dans l'automatisation, aux c\u00f4t\u00e9s d'autres comme Profibus, Modbus ou HART. La technologie a \u00e9t\u00e9 introduite l\u00e9g\u00e8rement apr\u00e8s ses concurrentes : la premi\u00e8re version de la norme date de 1996 et inclut actuellement deux protocoles d'\u00e9change d'informations entre les participants du r\u00e9seau \u2013 H1 et HSE (High Speed Ethernet).<br \/>\n<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><br \/>\nLe protocole H1 est utilis\u00e9 pour l'\u00e9change d'informations au niveau des capteurs et des contr\u00f4leurs, et son r\u00e9seau est bas\u00e9 sur la norme de niveau physique IEC 61158-2, permettant un taux de transmission de donn\u00e9es de 31,25 kbit\/s. L'alimentation des appareils de terrain peut \u00eatre fournie par le bus de transmission de donn\u00e9es. Le r\u00e9seau HSE est bas\u00e9 sur des r\u00e9seaux Ethernet \u00e0 haute vitesse (100\/1000 Mbit\/s) et est utilis\u00e9 pour construire des r\u00e9seaux de syst\u00e8mes de contr\u00f4le-commande au niveau des contr\u00f4leurs et des syst\u00e8mes de gestion d'entreprise.<\/p>\n<p>La technologie est applicable pour construire des syst\u00e8mes de contr\u00f4le-commande dans n'importe quel type d'installation industrielle, mais elle est particuli\u00e8rement r\u00e9pandue dans les entreprises des secteurs p\u00e9trolier et gazier ainsi que de la chimie.<\/p>\n<h4>Les capacit\u00e9s de la technologie<\/h4>\n<p>\nFoundation Fieldbus a \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9e comme une alternative au mod\u00e8le traditionnel des syst\u00e8mes de contr\u00f4le automatis\u00e9s bas\u00e9s sur des capteurs analogiques et a obtenu plusieurs avantages par rapport au mod\u00e8le traditionnel ainsi que par rapport aux syst\u00e8mes num\u00e9riques bas\u00e9s sur Profibus ou HART.<\/p>\n<p>Un des principaux avantages r\u00e9side dans le haut degr\u00e9 de fiabilit\u00e9 et de tol\u00e9rance aux pannes des syst\u00e8mes <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.phoenixcontact.com\/online\/portal\/ru?1dmy&amp;urile=wcm%3apath%3a\/ruru\/web\/main\/products\/subcategory_pages\/Foundation_Fieldbus_P-08-12-13\/017988c2-cbaa-44b8-84bb-6d64e442cead\">Foundation Fieldbus<\/a><\/noindex> H1, ce qui est atteint gr\u00e2ce \u00e0 deux facteurs :<\/p>\n<ul>\n<li>l'utilisation d'appareils intelligents (capteurs et actionneurs) au niveau de terrain ;<\/li>\n<li>la possibilit\u00e9 de faire de l'\u00e9change d'informations directement entre les appareils de terrain sans l'intervention du contr\u00f4leur.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nL'intelligence des appareils de terrain r\u00e9side dans la possibilit\u00e9 d'incorporer des algorithmes de gestion et de traitement de l'information, qui sont traditionnellement r\u00e9alis\u00e9s dans le contr\u00f4leur. En pratique, cela permet au syst\u00e8me de continuer \u00e0 fonctionner m\u00eame en cas de d\u00e9faillance du contr\u00f4leur. Pour cela, il est n\u00e9cessaire que les appareils de terrain soient configur\u00e9s en cons\u00e9quence et qu'un syst\u00e8me d'alimentation \u00e9lectrique fiable pour le bus de terrain soit assur\u00e9. <\/p>\n<p>Les avantages suppl\u00e9mentaires r\u00e9sultant de la num\u00e9risation des syst\u00e8mes de gestion et de l'utilisation de capteurs intelligents se traduisent par la possibilit\u00e9 d'obtenir une plus grande quantit\u00e9 de donn\u00e9es, au-del\u00e0 des simples mesures, de chaque appareil de terrain, ce qui \u00e9largit finalement le champ d'observation du processus, qui dans les syst\u00e8mes analogiques traditionnels est limit\u00e9 par le syst\u00e8me d'entr\u00e9e-sortie des signaux.<\/p>\n<p>L'utilisation d'une topologie en bus dans le r\u00e9seau H1 permet de r\u00e9duire la longueur des lignes de c\u00e2bles, le volume des travaux de montage, d'\u00e9liminer le besoin d'\u00e9quipements suppl\u00e9mentaires dans les syst\u00e8mes de gestion : modules d'entr\u00e9e-sortie, sources d'alimentation et, dans les zones dangereuses, de barri\u00e8res de protection contre les \u00e9tincelles.<\/p>\n<p><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.phoenixcontact.com\/online\/portal\/ru?1dmy&amp;urile=wcm%3apath%3a\/ruru\/web\/main\/products\/subcategory_pages\/Foundation_Fieldbus_P-08-12-13\/017988c2-cbaa-44b8-84bb-6d64e442cead\">Foundation Fieldbus<\/a><\/noindex> Le H1 permet l'utilisation de c\u00e2bles de communication pour capteurs de 4-20 mA, ce qui peut \u00eatre utilis\u00e9 pour moderniser les anciens syst\u00e8mes de gestion. Gr\u00e2ce \u00e0 l'application des principes de s\u00e9curit\u00e9 contre les \u00e9tincelles, la technologie est activement utilis\u00e9e dans des environnements dangereux. La normalisation garantit \u00e9galement l'interchangeabilit\u00e9 et la compatibilit\u00e9 des \u00e9quipements de diff\u00e9rents fabricants, et gr\u00e2ce aux dispositifs passerelles, il est possible de relier le r\u00e9seau des appareils de terrain au r\u00e9seau des syst\u00e8mes de contr\u00f4le de processus bas\u00e9s sur Ethernet.<\/p>\n<p>La norme Foundation Fieldbus H1 pr\u00e9sente les plus grandes similitudes avec les syst\u00e8mes Profibus PA. Les deux technologies reposent sur le m\u00eame standard de couche physique, les vitesses de transmission des donn\u00e9es, l'utilisation du codage Manchester, les param\u00e8tres \u00e9lectriques des lignes de communication, la quantit\u00e9 de puissance pouvant \u00eatre transmise et la longueur maximale de c\u00e2ble dans le segment du r\u00e9seau (1900 m) sont donc identiques pour ces syst\u00e8mes. De plus, dans les deux syst\u00e8mes, il est possible d'utiliser jusqu'\u00e0 4 r\u00e9p\u00e9teurs, ce qui permet \u00e0 la longueur du segment d'atteindre jusqu'\u00e0 9,5 km. Les topologies de r\u00e9seau potentielles dans le syst\u00e8me de gestion et les principes de s\u00e9curit\u00e9 contre les \u00e9tincelles sont \u00e9galement communs.<\/p>\n<h4>Composants du syst\u00e8me<\/h4>\n<p>\nLes \u00e9l\u00e9ments principaux du r\u00e9seau Foundation Fieldbus H1 sont :<\/p>\n<ul>\n<li>contr\u00f4leur de syst\u00e8me de contr\u00f4le d\u00e9centralis\u00e9 (DCS);<\/li>\n<li>sources d'alimentation de bus de terrain;<\/li>\n<li>dispositifs de couplage en blocs ou modulaires;<\/li>\n<li>terminateurs de bus;<\/li>\n<li>appareils de terrain intelligents. <\/li>\n<\/ul>\n<p>\nLe syst\u00e8me peut \u00e9galement inclure des dispositifs passerelles (Linking Device), des convertisseurs de protocoles, des dispositifs de protection contre les surtensions et des r\u00e9p\u00e9teurs.<\/p>\n<h4>Topologie du r\u00e9seau<\/h4>\n<p>\nUn concept cl\u00e9 dans le r\u00e9seau H1 est le segment. Il repr\u00e9sente une ligne de communication principale (Trunk), avec des d\u00e9rivations (Spur) qui se connectent aux appareils de terrain. Le c\u00e2ble principal commence \u00e0 la source d'alimentation du bus et se termine g\u00e9n\u00e9ralement au dernier appareil de couplage. Quatre types de topologies sont autoris\u00e9s pour la connexion du contr\u00f4leur aux appareils de terrain : point \u00e0 point, bus, anneau et arbre. Chaque segment peut \u00eatre construit en utilisant soit une topologie distincte, soit une combinaison de celles-ci.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Syst\u00e8mes d&#039;automatisation bas\u00e9s sur Foundation Fieldbus\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/2d9a475526670d9bb7ac5258b3a2fa0f.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nLors de l'utilisation d'une topologie point \u00e0 point, chaque appareil de terrain est connect\u00e9 directement au contr\u00f4leur. Dans ce cas, chaque appareil de terrain connect\u00e9 forme son propre segment de r\u00e9seau. Cette topologie est peu pratique car elle prive le syst\u00e8me de presque tous les avantages int\u00e9gr\u00e9s dans le Foundation Fieldbus. Trop d'interfaces sont utilis\u00e9es sur le contr\u00f4leur, et pour alimenter les appareils de terrain \u00e0 partir du bus de donn\u00e9es, chaque ligne de communication doit disposer de sa propre source d'alimentation. La longueur des lignes de communication devient trop grande, et les \u00e9changes d'informations entre les appareils se font uniquement par l'interm\u00e9diaire du contr\u00f4leur, ce qui emp\u00eache l'utilisation du principe de haute r\u00e9silience des syst\u00e8mes H1.<\/p>\n<p>La topologie en anneau implique une connexion s\u00e9quentielle des appareils de terrain entre eux. Tous les appareils de terrain sont regroup\u00e9s en un seul segment, ce qui permet d'utiliser moins de ressources. Cependant, cette topologie pr\u00e9sente \u00e9galement des inconv\u00e9nients \u2013 il est d'abord n\u00e9cessaire de pr\u00e9voir des m\u00e9thodes permettant qu'une d\u00e9faillance d'un capteur interm\u00e9diaire ne provoque pas une coupure de communication avec les autres. Un autre inconv\u00e9nient r\u00e9side dans le manque de protection contre les courts-circuits dans la ligne de communication, rendant impossible l'\u00e9change d'informations dans le segment.<\/p>\n<p>Les deux autres topologies de r\u00e9seau, \u00e0 savoir la topologie en bus et la topologie en arbre, sont les plus fiables et pratiques, et ont donc trouv\u00e9 la plus large application dans les r\u00e9seaux H1. Ces topologies reposent sur l'utilisation de dispositifs de couplage pour connecter les appareils de terrain \u00e0 la ligne de communication principale. Les dispositifs de couplage permettent \u00e0 chaque appareil de terrain de se connecter \u00e0 son propre interface.<\/p>\n<h4>Param\u00e8tres du r\u00e9seau<\/h4>\n<p>\nLes questions importantes lors de la construction d'un r\u00e9seau H1 concernent ses param\u00e8tres physiques : combien d'appareils de terrain peuvent \u00eatre utilis\u00e9s dans un segment, quelle est la longueur maximale d'un segment, quelle est la longueur des d\u00e9rivations. Les r\u00e9ponses \u00e0 ces questions d\u00e9pendent du type d'alimentation et de la consommation d'\u00e9nergie des appareils de terrain, et pour les objets expos\u00e9s au risque d'explosion, des m\u00e9thodes d'assurance de la s\u00e9curit\u00e9 anti-\u00e9tincelle.<\/p>\n<p>Le nombre maximal d'appareils de terrain dans un segment (32) ne peut \u00eatre atteint que s'ils sont aliment\u00e9s par des sources locales sur place et en l'absence de dispositifs garantissant la s\u00e9curit\u00e9 anti-\u00e9tincelle. Lors de l'alimentation des capteurs et des actionneurs par le bus de donn\u00e9es, ce nombre maximal ne peut \u00eatre que de 12 ou moins, selon les m\u00e9thodes de garantie de la s\u00e9curit\u00e9 anti-\u00e9tincelle. <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Syst\u00e8mes d&#039;automatisation bas\u00e9s sur Foundation Fieldbus\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/b755e771dfe41dfd28821f9315048420.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>D\u00e9pendance du nombre d\u2019appareils de terrain au mode d\u2019alimentation et aux m\u00e9thodes d\u2019assurance de la s\u00e9curit\u00e9 anti-\u00e9tincelle.<\/i><\/p>\n<p>La longueur du segment de r\u00e9seau est d\u00e9termin\u00e9e par le type de c\u00e2ble utilis\u00e9. La longueur maximale de 1900 m est atteinte avec un c\u00e2ble de type A (paire torsad\u00e9e blind\u00e9e). Avec un c\u00e2ble de type D (c\u00e2ble multibrin non torsad\u00e9 avec blindage commun), la longueur maximale est seulement de 200 m. La longueur d'un segment est d\u00e9finie comme la somme des longueurs du c\u00e2ble principal et de toutes ses d\u00e9rivations.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Syst\u00e8mes d&#039;automatisation bas\u00e9s sur Foundation Fieldbus\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/12094122f916b3f6db4ffce1d9687be1.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>D\u00e9pendance de la longueur du segment au type de c\u00e2ble.<\/i><\/p>\n<p>La longueur des d\u00e9rivations d\u00e9pend du nombre d'appareils du segment de r\u00e9seau. Ainsi, pour un nombre d'appareils jusqu'\u00e0 12, la longueur maximale est de 120 m. En utilisant 32 appareils dans le segment, la longueur maximale des d\u00e9rivations est seulement de 1 m. Lors de la connexion des appareils de terrain en s\u00e9rie, chaque appareil suppl\u00e9mentaire r\u00e9duit la longueur de la d\u00e9rivation de 30 m.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Syst\u00e8mes d&#039;automatisation bas\u00e9s sur Foundation Fieldbus\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/57c32136be7570e463d19796d5b6a66e.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>D\u00e9pendance de la longueur des d\u00e9rivations du c\u00e2ble principal au nombre d'appareils de terrain dans le segment.<\/i><\/p>\n<p>Tous ces facteurs influencent directement la structure et la topologie du syst\u00e8me. Pour acc\u00e9l\u00e9rer le processus de conception du r\u00e9seau, des logiciels sp\u00e9ciaux sont utilis\u00e9s, tels que DesignMate de l'organisation FieldComm Group ou Fieldbus Network Planner de l'entreprise Phoenix Contact. Ces programmes permettent de calculer les param\u00e8tres physiques et \u00e9lectriques du r\u00e9seau H1, en tenant compte de toutes les limitations possibles.<\/p>\n<h4>Fonction des composants du syst\u00e8me<\/h4>\n<p><b>contr\u00f4leur<\/b><\/p>\n<p>La t\u00e2che du contr\u00f4leur est d'ex\u00e9cuter les fonctions de l'Active Link Scheduler (LAS) \u2013 le dispositif principal qui g\u00e8re le r\u00e9seau par l'envoi de messages de service. Le LAS initie l'\u00e9change d'informations entre les participants du r\u00e9seau par des messages planifi\u00e9s (selon un calendrier) ou non planifi\u00e9s, effectue le diagnostic et la synchronisation de tous les dispositifs. <\/p>\n<p>De plus, le contr\u00f4leur est responsable de l'adressage automatique des dispositifs de terrain, agissant comme un dispositif passerelle, fournissant une interface Ethernet pour la communication avec le niveau sup\u00e9rieur du syst\u00e8me de contr\u00f4le bas\u00e9 sur le Foundation Fieldbus HSE ou un autre protocole de communication. Pour le niveau sup\u00e9rieur du syst\u00e8me, le contr\u00f4leur fournit des fonctions de surveillance et de gestion du c\u00f4t\u00e9 de l'op\u00e9rateur, ainsi que des fonctions de configuration distante des dispositifs de terrain.<\/p>\n<p>Il peut y avoir plusieurs Active Link Schedulers dans le r\u00e9seau, garantissant la redondance des fonctions qui y sont int\u00e9gr\u00e9es. Dans les syst\u00e8mes modernes, les fonctions LAS peuvent \u00eatre r\u00e9alis\u00e9es dans un dispositif passerelle agissant comme convertisseur de protocoles pour des syst\u00e8mes de contr\u00f4le reposant sur un standard diff\u00e9rent de celui de Foundation Fieldbus HSE. <\/p>\n<p><b>Alimentations de bus de terrain<\/b><\/p>\n<p>Le syst\u00e8me d'alimentation dans un r\u00e9seau H1 joue un r\u00f4le cl\u00e9, car pour permettre l'\u00e9change d'informations dans le c\u00e2ble de transmission de donn\u00e9es, une tension entre 9 et 32 V en courant continu doit \u00eatre maintenue. Que les dispositifs de terrain soient aliment\u00e9s par le bus de transmission de donn\u00e9es ou par des sources d'alimentation sur site, le r\u00e9seau n\u00e9cessite des alimentations pour le bus. <\/p>\n<p>Par cons\u00e9quent, leur fonction principale est de maintenir les param\u00e8tres \u00e9lectriques requis sur le bus, ainsi que d'alimenter les appareils connect\u00e9s au r\u00e9seau. Contrairement aux blocs d'alimentation ordinaires, les alimentations de bus se distinguent par l'imp\u00e9dance appropri\u00e9e de leur circuit de sortie aux fr\u00e9quences de transmission des donn\u00e9es. Si nous utilisons directement des blocs d'alimentation de 12 ou 24 V pour alimenter le r\u00e9seau H1, le signal sera perdu et l'\u00e9change d'informations sur le bus sera impossible.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Syst\u00e8mes d&#039;automatisation bas\u00e9s sur Foundation Fieldbus\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/255c85ad3ef33d9eb6e04bad68a975e3.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Alimentations r\u00e9serv\u00e9es du bus de terrain FB-PS (assemblage pour 4 segments).<\/i><\/p>\n<p>\u00c9tant donn\u00e9 l'importance d'assurer une alimentation fiable du bus, les alimentations de chaque segment du r\u00e9seau peuvent \u00eatre r\u00e9serv\u00e9es. Les alimentations FB-PS de Phoenix Contact prennent en charge la technologie d'\u00e9quilibrage automatique de la charge de courant (Auto Current Balancing). L'ACB permet une charge sym\u00e9trique entre les alimentations, ce qui am\u00e9liore leur r\u00e9gime thermique et, en fin de compte, prolonge leur dur\u00e9e de vie. <\/p>\n<p>Le syst\u00e8me d'alimentation du r\u00e9seau H1 se trouve g\u00e9n\u00e9ralement dans l'armoire du contr\u00f4leur.<\/p>\n<p><b>Dispositifs de couplage<\/b><\/p>\n<p>Les dispositifs de couplage sont destin\u00e9s \u00e0 connecter un groupe d'appareils de terrain au bus de donn\u00e9es. Ils sont divis\u00e9s en deux types en fonction des fonctions r\u00e9alis\u00e9es : modules de protection de segment (Segment Protectors) et barri\u00e8res de terrain (Field Barriers). <\/p>\n<p>Quel que soit le type, les dispositifs de couplage prot\u00e8gent le r\u00e9seau des courts-circuits et des surcharges en courant dans les lignes sortantes. En cas de court-circuit, le dispositif de couplage bloque le port d'interface, emp\u00eachant la propagation du court-circuit dans le syst\u00e8me et garantissant ainsi l'\u00e9change d'informations entre les autres appareils du r\u00e9seau. Apr\u00e8s la suppression du court-circuit sur la ligne, le port de communication pr\u00e9c\u00e9demment bloqu\u00e9 reprend son fonctionnement.<\/p>\n<p>Les barri\u00e8res de terrain fournissent en outre une isolation galvanique entre les circuits non s\u00fbrs de la ligne de bus et les circuits s\u00e9curis\u00e9s des appareils de terrain connect\u00e9s (d\u00e9rivations).<\/p>\n<p>Les dispositifs de couplage physiques se d\u00e9clinent \u00e9galement en deux types : en version bloc et modulaire. Les dispositifs de couplage bloc type FB-12SP, dot\u00e9s d'une fonction de protection de segment, permettent de connecter des dispositifs de terrain en Zone 2 avec des circuits de s\u00e9curit\u00e9 intrins\u00e8que IC, tandis que les barri\u00e8res de terrain FB-12SP ISO permettent de connecter des dispositifs en Zones 1 et 0 avec des circuits de s\u00e9curit\u00e9 intrins\u00e8que IA. <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Syst\u00e8mes d&#039;automatisation bas\u00e9s sur Foundation Fieldbus\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/03b568d3ea8754fe8edb9bc6bc2f3308.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Les dispositifs de couplage FB-12SP et FB-6SP de Phoenix Contact.<\/i><\/p>\n<p>Un des avantages des dispositifs modulaires est la possibilit\u00e9 d'\u00e9voluer le syst\u00e8me en choisissant le nombre de canaux n\u00e9cessaires pour connecter les dispositifs de terrain. De plus, les dispositifs modulaires permettent de cr\u00e9er des structures flexibles. Dans un m\u00eame tableau de distribution, il est possible de combiner des modules de protection de segment et des barri\u00e8res de terrain, ce qui signifie qu'il est possible de connecter des dispositifs de terrain situ\u00e9s dans diff\u00e9rentes zones de danger \u00e0 partir d'un seul tableau. Au total, jusqu'\u00e0 12 modules \u00e0 deux canaux FB-2SP ou des modules \u00e0 un canal de barri\u00e8res FB-ISO peuvent \u00eatre install\u00e9s sur un seul bus, permettant de connecter ainsi jusqu'\u00e0 24 dispositifs de terrain en Zone 2 ou jusqu'\u00e0 12 capteurs en Zones 1 ou 0. <\/p>\n<p>Les dispositifs de couplage peuvent fonctionner dans une large plage de temp\u00e9ratures et sont install\u00e9s dans des enveloppes \u00e9tanches \u00e0 explosion Ex e, Ex d avec un degr\u00e9 de protection contre la poussi\u00e8re et l'humidit\u00e9 d'au moins IP54, y compris au plus proche de l'objet de contr\u00f4le.<\/p>\n<p><b>Dispositifs de protection contre les surtensions.<\/b><\/p>\n<p>Les r\u00e9seaux de niveau de terrain H1 peuvent former des segments tr\u00e8s longs, et les lignes de communication peuvent passer \u00e0 des endroits o\u00f9 des surtensions peuvent se produire. Par surtensions, on entend la diff\u00e9rence de potentiel induite, caus\u00e9e par des d\u00e9charges \u00e9lectriques ou des courts-circuits dans les lignes de c\u00e2bles voisines. La tension induite, dont l'amplitude est de l'ordre de plusieurs kilovolts, provoque des courants de d\u00e9charge de plusieurs kiloamp\u00e8res. Tous ces ph\u00e9nom\u00e8nes se produisent en quelques microsecondes, mais peuvent entra\u00eener des pannes des composants du r\u00e9seau H1. Pour prot\u00e9ger l'\u00e9quipement contre de tels ph\u00e9nom\u00e8nes, il est n\u00e9cessaire d'utiliser des dispositifs de protection contre les surtensions (UPS). L'utilisation de dispositifs de protection contre les surtensions plut\u00f4t que de bornes de passage ordinaires garantit un fonctionnement fiable et s\u00fbr du syst\u00e8me dans des conditions d\u00e9favorables. <\/p>\n<p>Son principe de fonctionnement repose sur l'utilisation d'un quasi-court-circuit dans la gamme de nanosecondes pour le passage des courants de d\u00e9charge dans un circuit utilisant des \u00e9l\u00e9ments capables de supporter des courants de cette magnitude. <\/p>\n<p>Il existe de nombreuses vari\u00e9t\u00e9s de parafoudres : monofonctionnels, bifonctionnels, avec des connecteurs interchangeables, et avec diff\u00e9rents types de diagnostic - sous forme de clignoteur ou de contact sec. Les outils de diagnostic modernes de Phoenix Contact permettent de surveiller les parafoudres en utilisant des services num\u00e9riques bas\u00e9s sur Ethernet. Des appareils certifi\u00e9s pour une utilisation dans des environnements explosifs, y compris dans les syst\u00e8mes Foundation Fieldbus, sont fabriqu\u00e9s dans l'usine de l'entreprise en Russie. <\/p>\n<p><b>Terminaison du bus<\/b><\/p>\n<p>Le terminateur remplit deux fonctions dans le r\u00e9seau : il court-circuite le courant du bus de terrain caus\u00e9 par la modulation du signal et emp\u00eache la r\u00e9flexion du signal aux extr\u00e9mit\u00e9s de la ligne principale, \u00e9vitant ainsi l'apparition de bruits et de jitter (fluctuation de phase du signal num\u00e9rique). Ainsi, le terminateur permet d'\u00e9viter l'apparition de donn\u00e9es inexactes dans le r\u00e9seau ou m\u00eame la perte de donn\u00e9es.<\/p>\n<p>Chaque segment du r\u00e9seau H1 doit imp\u00e9rativement avoir deux terminateurs, \u00e0 chaque extr\u00e9mit\u00e9 du segment. Les alimentations du bus et les dispositifs de couplage Phoenix Contact sont fournis avec des terminateurs d\u00e9sactivables. La pr\u00e9sence de terminateurs suppl\u00e9mentaires dans le r\u00e9seau, par exemple, en cas d'erreur, r\u00e9duira consid\u00e9rablement le niveau du signal dans la ligne d'interface.<\/p>\n<h4>\u00c9change d'informations entre les segments<\/h4>\n<p>\nL'\u00e9change d'informations entre les dispositifs de terrain ne se limite pas \u00e0 un seul segment, il est possible entre diff\u00e9rents segments du r\u00e9seau, qui peuvent \u00eatre connect\u00e9s via un contr\u00f4leur ou un r\u00e9seau d'entreprise bas\u00e9 sur Ethernet. Le protocole Foundation Fieldbus HSE ou, plus commun\u00e9ment, Modbus TCP peut \u00eatre utilis\u00e9. <\/p>\n<p>Lors de la construction d'un r\u00e9seau HSE, des commutateurs industriels sont utilis\u00e9s. Le protocole permet la redondance en anneau. Dans ce cas, il convient de rappeler que dans une topologie en anneau, les commutateurs doivent utiliser l'un des protocoles de redondance (RSTP, MRP ou Extended Ring Redundancy) en fonction de la taille et du temps de convergence requis du r\u00e9seau en cas de rupture des liaisons de communication. <\/p>\n<p>L'int\u00e9gration des syst\u00e8mes bas\u00e9s sur HSE avec des syst\u00e8mes tiers est possible gr\u00e2ce \u00e0 la technologie OPC.<\/p>\n<h4>M\u00e9thodes de s\u00e9curit\u00e9 contre les explosions<\/h4>\n<p>\nPour cr\u00e9er un syst\u00e8me anti-explosion, il ne suffit pas de se baser uniquement sur les caract\u00e9ristiques de s\u00e9curit\u00e9 des \u00e9quipements et sur le choix de leur emplacement sur le site. Dans le cadre du syst\u00e8me, chaque appareil ne fonctionne pas de mani\u00e8re autonome, mais op\u00e8re dans un r\u00e9seau commun. Dans les r\u00e9seaux Foundation Fieldbus H1, l'\u00e9change d'informations entre des dispositifs situ\u00e9s dans diff\u00e9rentes zones dangereuses n'entra\u00eene pas seulement le transfert de donn\u00e9es, mais aussi le transfert d'\u00e9nergie \u00e9lectrique. La quantit\u00e9 d'\u00e9nergie autoris\u00e9e dans une zone peut \u00eatre inacceptable dans une autre. Par cons\u00e9quent, pour \u00e9valuer la s\u00e9curit\u00e9 anti-explosion des r\u00e9seaux de terrain et choisir la m\u00e9thode optimale de s\u00e9curit\u00e9, une approche syst\u00e9mique est utilis\u00e9e. Parmi ces m\u00e9thodes, les m\u00e9thodes de s\u00e9curit\u00e9 par barri\u00e8re \u00e0 \u00e9tincelles sont les plus r\u00e9pandues.<\/p>\n<p>Actuellement, plusieurs m\u00e9thodes de s\u00e9curit\u00e9 contre les \u00e9tincelles existent pour les bus de terrain : la m\u00e9thode traditionnelle des barri\u00e8res anti-\u00e9tincelles, le concept FISCO, et la technologie High Power Trunk (HPT). <\/p>\n<p>La premi\u00e8re repose sur l'utilisation de barri\u00e8res anti-\u00e9tincelles et met en \u0153uvre un concept \u00e9prouv\u00e9 qui \u00e9tait utilis\u00e9 dans les syst\u00e8mes de contr\u00f4le bas\u00e9s sur des signaux analogiques 4-20 mA. Cette m\u00e9thode est simple et fiable, mais limite l'alimentation des dispositifs de terrain dans les zones dangereuses 0 et 1 \u00e0 80 mA. Dans ce cas, selon une pr\u00e9vision optimiste, il est possible de connecter pas plus de 4 dispositifs de terrain sur un segment avec une consommation de 20 mA, mais en pratique, pas plus de 2. Cela entra\u00eene la perte de tous les avantages offerts par le Foundation Fieldbus et conduit en fait \u00e0 une topologie point \u00e0 point, n\u00e9cessitant de diviser le syst\u00e8me en plusieurs segments pour connecter un grand nombre de dispositifs de terrain. De plus, cette m\u00e9thode limite consid\u00e9rablement la longueur des c\u00e2bles principaux et des d\u00e9rivations.<\/p>\n<p>Le concept FISCO a \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9 par l'Institut national de m\u00e9trologie d'Allemagne et a ensuite \u00e9t\u00e9 int\u00e9gr\u00e9 aux normes IEC, puis \u00e0 la norme GOST. Pour garantir la s\u00e9curit\u00e9 intrins\u00e8que du r\u00e9seau de terrain, le concept implique l'utilisation de composants r\u00e9pondant \u00e0 certaines limitations. Ces limitations sont formul\u00e9es pour les alimentations en fonction de la puissance de sortie, pour les appareils de terrain en fonction de la puissance consomm\u00e9e et de l'inductance, et pour les c\u00e2bles en fonction de leur r\u00e9sistance, capacit\u00e9 et inductance. Ces restrictions sont li\u00e9es au fait que les \u00e9l\u00e9ments capacitifs et inductifs peuvent accumuler de l'\u00e9nergie qui, en mode d\u00e9faillance, en cas de dommage \u00e0 un \u00e9l\u00e9ment du syst\u00e8me, peut \u00eatre lib\u00e9r\u00e9e et provoquer des d\u00e9charges \u00e9lectriques. De plus, le concept interdit l'utilisation de redondances dans le syst\u00e8me d'alimentation du bus.<\/p>\n<p>FISCO fournit un courant plus \u00e9lev\u00e9 pour alimenter les appareils dans les zones dangereuses par rapport \u00e0 la m\u00e9thode des barri\u00e8res de champ. Ici, 115 mA sont disponibles, ce qui permet d'alimenter 4 \u00e0 5 appareils dans un segment. Cependant, il existe \u00e9galement des limitations concernant la longueur du c\u00e2ble principal et des branchements.<\/p>\n<p>La technologie High Power Trunk est actuellement la technologie la plus couramment utilis\u00e9e pour assurer la s\u00e9curit\u00e9 intrins\u00e8que dans les r\u00e9seaux Foundation Fieldbus, car elle ne pr\u00e9sente pas les inconv\u00e9nients des r\u00e9seaux prot\u00e9g\u00e9s par des barri\u00e8res ou construits selon le FISCO. Gr\u00e2ce \u00e0 l'utilisation de HPT, il est possible d'atteindre la valeur limite des appareils de terrain dans le segment du r\u00e9seau. <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Syst\u00e8mes d&#039;automatisation bas\u00e9s sur Foundation Fieldbus\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/0ee268277f614aa270578e2036cd70bc.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nLa technologie ne limite pas les param\u00e8tres \u00e9lectriques du r\u00e9seau l\u00e0 o\u00f9 cela n'est pas n\u00e9cessaire, par exemple, sur la ligne de communication principale, o\u00f9 il n'est pas n\u00e9cessaire d'entretenir ou de remplacer le mat\u00e9riel. Pour connecter des appareils de terrain situ\u00e9s dans des zones dangereuses, on utilise des dispositifs de couplage avec des fonctionnalit\u00e9s de barri\u00e8res de champ, qui limitent les param\u00e8tres \u00e9lectriques du r\u00e9seau pour alimenter les capteurs et se trouvent directement \u00e0 c\u00f4t\u00e9 de l'objet de contr\u00f4le. Dans ce cas, une protection de type Ex e (protection renforc\u00e9e) est utilis\u00e9e sur toute la longueur du segment.<br \/>\n<br \/>Source : <a content=\"nofollow\" rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/company\/phoenix_contact\/blog\/489256\/\">habr.com<\/a> <\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"<p>Foundation Fieldbus \u044f\u0432\u043b\u044f\u0435\u0442\u0441\u044f \u0446\u0438\u0444\u0440\u043e\u0432\u043e\u0439 \u0441\u0438\u0441\u0442\u0435\u043c\u043e\u0439 \u0441\u0432\u044f\u0437\u0438, \u043f\u0440\u0438\u043c\u0435\u043d\u044f\u0435\u043c\u043e\u0439 \u0432 \u0430\u0432\u0442\u043e\u043c\u0430\u0442\u0438\u0437\u0430\u0446\u0438\u0438\u0438 \u043d\u0430\u0440\u044f\u0434\u0443 \u0441 \u0442\u0430\u043a\u0438\u043c\u0438, \u043a\u0430\u043a Profibus, Modbus \u0438\u043b\u0438 HART. \u0422\u0435\u0445\u043d\u043e\u043b\u043e\u0433\u0438\u044f \u043f\u043e\u044f\u0432\u0438\u043b\u0430\u0441\u044c 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