Foundation Fieldbus se yon sistèm kominikasyon dijital ki itilize nan automatisation ansanm ak Profibus, Modbus oswa HART. Teknoloji a te parèt yon ti jan pita pase konpetitè li yo: premye edisyon estanda a se tounen nan 1996 ak kounye a gen ladan de pwotokòl pou echanj enfòmasyon ant patisipan rezo yo - H1 ak HSE (High Speed Ethernet).
Pwotokòl H1 yo itilize pou echanj enfòmasyon nan nivo Capteur ak kontwolè, ak rezo li yo baze sou estanda kouch fizik IEC 61158-2, ki pèmèt yon pousantaj transfè done 31,25 kbit/s. Nan ka sa a, li posib bay pouvwa a aparèy jaden soti nan otobis la done. Rezo HSE a baze sou rezo Ethernet gwo vitès (100/1000 Mbit/s) epi li itilize pou konstwi yon rezo sistèm kontwòl pwosesis otomatik nan nivo contrôleur ak sistèm jesyon antrepriz.
Teknoloji a aplikab nan konstriksyon sistèm kontwòl pwosesis otomatik pou nenpòt enstalasyon endistriyèl, men li pi gaye nan antrepriz nan endistri lwil oliv ak gaz ak endistri chimik.
Kapasite teknoloji
Foundation Fieldbus te devlope kòm yon altènativ a modèl tradisyonèl sistèm kontwòl otomatik ki baze sou detèktè analòg e li gen yon kantite avantaj sou modèl tradisyonèl la ak sistèm dijital ki baze sou Profibus oswa HART.
Youn nan avantaj prensipal yo se wo degre de fyab ak tolerans fay nan sistèm yo H1, ki reyalize akòz de faktè:
- itilizasyon aparèy entèlijan (detèktè ak actuators) nan nivo jaden;
- kapasite nan òganize echanj enfòmasyon dirèkteman ant aparèy nan nivo jaden san patisipasyon yon kontwolè.
Entèlijans nan aparèy jaden manti nan kapasite nan aplike kontwòl ak algoritm pwosesis enfòmasyon ki tradisyonèlman aplike nan kontwolè a. Nan pratik, sa pèmèt sistèm lan kontinye opere menm si kontwolè a echwe. Sa a mande pou aparèy jaden yo dwe konfigirasyon kòmsadwa epi yo dwe bay yon ekipman elektrik otobis serye.
Benefis adisyonèl ki sòti nan dijitalizasyon sistèm kontwòl la ak itilizasyon detèktè entelijan yo enkli kapasite pou jwenn plis done pi lwen pase mezi nan chak aparèy jaden, finalman elaji sijè ki abòde lan nan siveyans pwosesis ki nan sistèm analòg tradisyonèl yo limite a sa sèlman siyal la antre / pwodiksyon sistèm. . .
Itilizasyon topoloji otobis nan rezo H1 a fè li posib pou redwi longè liy kab yo, kantite travay enstalasyon yo, epi elimine itilizasyon ekipman adisyonèl nan sistèm kontwòl: modil antre/sòti, ekipman pou pouvwa, ak nan zòn ki gen danje ladan. baryè pwoteksyon etensèl.
H1 a pèmèt yo sèvi ak 4-20 mA Capteur kominikasyon câbles, ki ka itilize lè amelyore sistèm kontwòl ki pi gran yo. Mèsi a itilizasyon prensip sekirite intrinsèques, teknoloji a aktivman itilize nan anviwònman eksplozif. Normalisation tèt li garanti entèrchanjabilite ak konpatibilite nan ekipman ki soti nan diferan manifaktirè, ak gras a aparèy pòtay li posib koòdone yon rezo aparèy jaden ak yon rezo sistèm kontwòl endistriyèl nan antrepriz ki bati sou Ethernet.
Foundation Fieldbus H1 pi sanble ak sistèm Profibus PA. Tou de teknoloji yo baze sou menm estanda kouch fizik la, kidonk sistèm sa yo gen menm pousantaj transfè done, itilizasyon kodaj Manchester, paramèt elektrik liy kominikasyon an, kantite pouvwa transmèt posib, ak longè kab maksimòm akseptab nan yon rezo. segman (1900 m). Epitou, nan tou de sistèm li posib yo sèvi ak jiska 4 repete, akòz ki longè segman an ka deja rive nan 9,5 km. Topoloji rezo posib nan sistèm kontwòl la, ansanm ak prensip pou asire sekirite intrinsèques, yo komen.
Konpozan sistèm yo
Eleman prensipal rezo Foundation Fieldbus H1 yo se:
- kontwolè sistèm kontwòl desantralize (DCS);
- ekipman pou pouvwa fieldbus;
- blòk oswa aparèy koòdone modilè;
- terminasyon otobis;
- aparèy jaden entèlijan.
Sistèm nan ka genyen tou aparèy pòtay (Linking Device), konvètisè pwotokòl, SPD ak repete.
Rezo topoloji
Yon konsèp enpòtan nan rezo a H1 se konsèp nan segman. Li se yon liy kominikasyon prensipal (Trunk), ak branch ki pwolonje soti nan li (Spur), ak ki aparèy jaden yo konekte. Kab kòf la kòmanse nan sous pouvwa otobis la epi anjeneral fini nan dènye aparèy koòdone. Kat kalite topoloji yo pèmèt pou kominikasyon ant kontwolè a ak aparèy jaden: pwen-a-pwen, bouk, otobis ak pye bwa. Chak segman ka bati swa lè l sèvi avèk yon topoloji separe oswa lè l sèvi avèk konbinezon yo.
Avèk yon topoloji pwen-a-pwen, chak aparèy jaden konekte dirèkteman ak kontwolè a. Nan ka sa a, chak aparèy jaden konekte fòme pwòp segman rezo li yo. Topoloji sa a pa konvenyan paske li anpeche sistèm lan prèske tout avantaj ki genyen nan Foundation Fieldbus. Genyen twòp koòdone sou kontwolè a, ak pouvwa aparèy jaden ki soti nan otobis la done, chak liy kominikasyon dwe gen pwòp ekipman pou otobis jaden li yo. Longè liy kominikasyon yo vire twò lontan, epi echanj enfòmasyon ant aparèy yo fèt sèlman atravè kontwolè a, ki pa pèmèt yo sèvi ak prensip tolerans segondè fay sistèm H1 yo.
Topoloji bouk la enplike yon koneksyon seri aparèy jaden youn ak lòt. Isit la, tout aparèy jaden yo konbine nan yon sèl segman, ki pèmèt itilizasyon mwens resous. Sepandan, topoloji sa a tou gen dezavantaj - premye a tout bagay, li nesesè bay metòd nan ki echèk nan youn nan detèktè entèmedyè yo pa pral mennen nan yon pèt kominikasyon ak lòt moun yo. Yon lòt dezavantaj eksplike pa mank de pwoteksyon kont yon kous kout nan liy kominikasyon an, nan ki echanj enfòmasyon nan segman an pral enposib.
De lòt topoloji rezo gen pi gwo fyab ak pratik - topoloji otobis ak pyebwa, ki te jwenn pi gwo distribisyon an pratik lè yo bati rezo H1. Lide ki dèyè topoloji sa yo se sèvi ak aparèy koòdone pou konekte aparèy jaden ak zo rèl do a. Aparèy kouple pèmèt chak aparèy jaden yo dwe konekte nan koòdone pwòp li yo.
Anviwònman rezo
Kesyon enpòtan lè bati yon rezo H1 se paramèt fizik li yo - konbyen aparèy jaden yo ka itilize nan yon segman, ki longè maksimòm yon segman, konbyen tan branch yo ka. Repons kesyon sa yo depann de ki kalite ekipman pou pouvwa ak konsomasyon enèji nan aparèy jaden yo, ak pou zòn ki gen danje ladan, metòd yo pou asire sekirite intrinsèques.
Kantite maksimòm aparèy jaden nan yon segman (32) ka reyalize sèlman si yo mache ak sous lokal sou plas epi si sekirite intrinsèque pa disponib. Lè w alimante detèktè ak actuators nan otobis done a, kantite maksimòm aparèy yo ka sèlman 12 oswa mwens depann sou metòd sekirite intrinsèques yo.
Depandans kantite aparèy jaden sou metòd ekipman pou pouvwa ak metòd pou asire sekirite intrinsèques.
Longè segman rezo a detèmine pa kalite kab yo itilize. Se longè maksimòm 1900 m reyalize lè w ap itilize kab tip A (pè trese ak plak pwotèj). Lè w ap itilize kab kalite D (pa sere kab multicore ak yon plak pwotèj komen) - se sèlman 200 M. Longè yon segman konprann kòm sòm total longè kab prensipal la ak tout branch ki soti nan li.
Depandans longè segman sou kalite kab.
Longè branch yo depann de kantite aparèy nan segman rezo a. Se konsa, ak kantite aparèy jiska 12, sa a se yon maksimòm de 120 m. Lè w ap itilize aparèy 32 nan yon segman, longè maksimòm branch yo pral sèlman 1 m. Lè w konekte aparèy jaden ak yon bouk, chak aparèy adisyonèl. redwi longè branch lan pa 30 m.
Depandans nan longè branch ki soti nan kab prensipal la sou kantite aparèy jaden nan segman an.
Tout faktè sa yo afekte dirèkteman estrikti ak topoloji sistèm lan. Pou akselere pwosesis konsepsyon rezo a, yo itilize pakè lojisyèl espesyal, tankou DesignMate nan FieldComm Group oswa Fieldbus Network Planner nan Phoenix Contact. Pwogram yo pèmèt ou kalkile paramèt fizik ak elektrik rezo H1, pran an kont tout restriksyon posib.
Objektif eleman sistèm yo
Kontwolè
Travay kontwolè a se aplike fonksyon Link Active Scheduler (LAS), aparèy prensipal ki jere rezo a pa voye mesaj sèvis. LAS inisye echanj enfòmasyon ant patisipan rezo yo ak mesaj ki te planifye (ki pwograme) oswa ki pa pwograme, fè dyagnostik ak senkronize tout aparèy yo.
Anplis de sa, kontwolè a responsab pou adrese otomatik aparèy jaden yo epi li aji kòm yon aparèy pòtay, bay yon koòdone Ethernet pou kominikasyon ak nivo siperyè sistèm kontwòl la ki baze sou Foundation Fieldbus HSE oswa lòt pwotokòl kominikasyon. Nan nivo siperyè sistèm nan, kontwolè a bay siveyans operatè ak fonksyon kontwòl, osi byen ke fonksyon pou konfigirasyon aleka nan aparèy jaden.
Ka gen plizyè pwogramasyon Link aktif nan rezo a, ki garanti redondance nan fonksyon yo entegre nan yo. Nan sistèm modèn yo, fonksyon LAS yo ka aplike nan yon aparèy pòtay ki aji kòm yon konvètisè pwotokòl pou sistèm kontwòl ki bati sou yon estanda ki pa Foundation Fieldbus HSE.
Fieldbus ekipman pou pouvwa
Sistèm ekipman pou pouvwa a nan rezo H1 jwe yon wòl kle, paske pou echanj done yo dwe posib, vòltaj la nan kab done yo dwe kenbe nan seri a nan 9 a 32 V DC. Kit aparèy jaden yo mache ak otobis done yo oswa ak ekipman pou pouvwa jaden, rezo a mande pou ekipman pou otobis yo.
Se poutèt sa, objektif prensipal yo se kenbe paramèt elektrik ki nesesè yo sou bis la, osi byen ke pouvwa aparèy yo ki konekte nan rezo a. Pwovizyon pou pouvwa otobis yo diferan de ekipman pou pouvwa konvansyonèl yo paske yo gen yon enpedans sikwi pwodiksyon korespondan nan frekans transmisyon done yo. Si ou dirèkteman itilize 1 oswa 12 V ekipman pou pouvwa rezo H24, siyal la pral pèdi epi echanj enfòmasyon sou otobis la pa pral posib.
Pwovizyon kouran redondant fieldbus FB-PS (asanble pou 4 segman).
Bay enpòtans ki genyen nan bay pouvwa otobis serye, ekipman pou chak segman rezo ka redondants. Phoenix Contact FB-PS ekipman pou pouvwa sipòte Auto Current Balancing teknoloji. ASV bay yon chaj simetrik ant sous pouvwa, ki gen yon efè benefik sou kondisyon tanperati yo epi finalman mennen nan yon ogmantasyon nan lavi sèvis yo.
Sistèm ekipman pou pouvwa H1 anjeneral sitiye nan kabinè kontwolè a.
Aparèy entèfas
Aparèy kouple yo fèt pou konekte yon gwoup aparèy jaden ak otobis done prensipal la. Dapre fonksyon yo fè, yo divize an de kalite: modil pwoteksyon segman (Proteksyon Segman) ak baryè jaden (Baryè jaden).
Kèlkeswa kalite a, aparèy koòdone pwoteje rezo a kont sikui kout ak surkouran nan liy sortan yo. Lè yon kous kout rive, aparèy koòdone a bloke pò a koòdone, anpeche kous kout la gaye nan tout sistèm nan epi konsa garanti echanj enfòmasyon ant lòt aparèy rezo. Apre elimine kous kout la sou liy lan, pò kominikasyon ki te deja bloke a kòmanse travay ankò.
Baryè jaden anplis bay izolasyon galvanik ant sikui ki pa an sekirite nan otobis prensipal la ak sikui ki san danje nan aparèy jaden ki konekte (branch).
Fizikman, aparèy koòdone yo tou de kalite - blòk ak modilè. Blòk aparèy koòdone nan kalite FB-12SP ak fonksyon pwoteksyon segman pèmèt ou sèvi ak sikui IC ki san danje pou konekte aparèy jaden nan Zòn 2, ak baryè jaden FB-12SP ISO pèmèt ou konekte aparèy nan Zòn 1 ak 0 lè l sèvi avèk IA ki san danje. sikui yo.
FB-12SP ak FB-6SP kouple soti nan Phoenix Contact.
Youn nan avantaj ki genyen nan aparèy modilè se kapasite nan echèl sistèm nan lè w chwazi kantite chanèl ki nesesè pou konekte aparèy jaden. Anplis de sa, aparèy modilè pèmèt kreyasyon estrikti fleksib. Nan yon sèl kabinè distribisyon li posib konbine modil pwoteksyon segman ak baryè jaden, se sa ki, konekte aparèy jaden ki sitiye nan diferan zòn danje eksplozyon soti nan yon kabinè. An total, jiska 12 modil FB-2SP doub chanèl oswa modil baryè FB-ISO yon sèl-chanèl ka enstale sou yon sèl otobis, konsa konekte soti nan yon kabinè a 24 aparèy jaden nan Zòn 2 oswa jiska 12 detèktè nan Zòn 1 oswa 0.
Aparèy koòdone yo ka opere nan yon ranje tanperati lajè epi yo enstale nan patiraj eksplozyon-prèv Ex e, Ex d ak yon degre nan pousyè tè ak pwoteksyon imidite nan omwen IP54, ki gen ladan pi pre ke posib nan objè kontwòl la.
Aparèy pwoteksyon vag
Rezo nivo jaden H1 ka fòme segman trè long, ak liy kominikasyon yo ka kouri nan kote kote vag vag yo posib. Survoltaj batman kè yo konprann kòm diferans potansyèl pwovoke ki te koze pa ekoulman zèklè oswa sikui kout nan liy kab ki tou pre. Vòltaj la pwovoke, grandè ki se sou lòd plizyè kilovolt, lakòz koule nan kouran egzeyat kiloanpèr. Tout fenomèn sa yo rive nan mikrosgond, men yo ka mennen nan echèk nan eleman rezo H1. Pou pwoteje ekipman kont fenomèn sa yo, li nesesè yo sèvi ak yon SPD. Itilizasyon SPD olye de tèminal konvansyonèl yo bay garanti operasyon serye ak san danje nan sistèm nan nan kondisyon negatif.
Prensip la nan operasyon li yo baze sou itilizasyon yon sikwi kazi-kout nan seri a nanosecond pou koule nan kouran egzeyat nan yon sikwi ki sèvi ak eleman ki ka kenbe tèt ak koule nan kouran nan grandè sa yo.
Gen yon gwo kantite kalite SPD: sèl-chanèl, doub-chanèl, ak ploge remplaçables, ak divès kalite dyagnostik - nan fòm lan nan yon blinker, kontak sèk. Zouti dyagnostik dènye modèl ki soti nan Phoenix Contact pèmèt ou kontwole pwoteksyon vag lè l sèvi avèk sèvis dijital ki baze sou Ethernet. Plant konpayi an nan Larisi pwodui aparèy ki sètifye pou itilize nan anviwònman eksplozif, ki gen ladan sistèm Foundation Fieldbus.
Terminator otobis
Terminatè a fè de fonksyon nan rezo a - li shunts aktyèl otobis jaden an, ki rive kòm yon rezilta nan modulation siyal la ak anpeche siyal la nan yo te reflete nan pwent yo nan liy prensipal la, konsa anpeche aparans nan bri ak jitter (faz jitter). nan siyal dijital la). Kidonk, terminator a pèmèt ou evite aparans nan done ki kòrèk sou rezo a oswa pèt la nan done tout ansanm.
Chak segman rezo H1 dwe genyen de terminasyon nan chak bout segman an. Founiti elektrik otobis Phoenix Contact ak kouple yo ekipe ak terminasyon switchable. Prezans terminateur siplemantè nan rezo a, pou egzanp, akòz yon erè, pral siyifikativman redwi nivo siyal la nan liy koòdone.
Echanj enfòmasyon ant segman yo
Echanj enfòmasyon ant aparèy jaden yo pa limite a yon sèl segman, men li posib ant diferan seksyon nan rezo a, ki ka konekte atravè yon kontwolè oswa yon rezo antrepriz Ethernet ki baze sou. Nan ka sa a, yo ka itilize pwotokòl Foundation Fieldbus HSE oswa yon pwotokòl ki pi popilè, pou egzanp, Modbus TCP.
Lè w ap bati yon rezo HSE, yo itilize switch endistriyèl. Pwotokòl la pèmèt redondance bag. Nan ka sa a, li vo sonje ke nan yon topoloji bag, switch yo dwe itilize youn nan pwotokòl redondance yo (RSTP, MRP oswa pwolonje Ring Redundancy) depann sou gwosè a ak tan dirèksyon rezo obligatwa lè chanèl kominikasyon yo kase.
Entegrasyon sistèm ki baze sou HSE ak sistèm twazyèm pati posib lè l sèvi avèk teknoloji OPC.
Metòd eksplozyon prèv
Pou kreye yon sistèm eksplozyon-prèv, li pa ase yo dwe gide sèlman pa karakteristik sa yo eksplozyon-prèv nan ekipman an ak chwa pou yo kote ki kòrèk li yo sou sit la. Nan sistèm nan, chak aparèy pa fonksyone poukont li, men opere nan yon sèl rezo. Nan rezo Foundation Fieldbus H1, echanj enfòmasyon ant aparèy ki sitiye nan diferan zòn danjere enplike non sèlman transfè done, men tou transfè enèji elektrik. Kantite enèji ki te akseptab nan yon zòn ka pa akseptab nan yon lòt. Se poutèt sa, pou evalye sekirite eksplozyon rezo jaden yo epi chwazi metòd optimal pou asire li, yo itilize yon apwòch sistematik. Pami metòd sa yo, metòd pou asire sekirite intrinsèque yo ki pi lajman itilize.
Lè li rive fieldbus, gen kounye a plizyè fason pou reyalize sekirite intrinsèques: metòd tradisyonèl IS baryè, konsèp FISCO ak High Power Trunk Technology (HPT).
Premye a baze sou itilizasyon baryè IS epi li aplike yon konsèp pwouve ki te itilize nan sistèm kontwòl ki baze sou siyal analòg 4-20 mA. Metòd sa a se senp ak serye, men limite ekipman pou pouvwa a nan aparèy jaden nan zòn danjere 0 ak 1 a 80 mA. Nan ka sa a, dapre yon pwevwa optimis, li posib konekte pa plis pase 4 aparèy jaden pou chak segman ak yon konsomasyon nan 20 mA, men nan pratik pa plis pase 2. Nan ka sa a, sistèm nan pèdi tout avantaj ki egziste yo. nan Foundation Fieldbus ak aktyèlman mennen nan yon topoloji pwen-a-pwen, lè yo konekte yon gwo kantite aparèy jaden, sistèm nan dwe divize an anpil segman. Metòd sa a tou siyifikativman limite longè kab prensipal la ak branch yo.
Konsèp FISCO te devlope pa "Enstiti Nasyonal Metrolojik nan Almay" epi li te pita enkli nan estanda IEC yo, ak Lè sa a, nan GOST. Pou asire sekirite intrinsèque rezo jaden an, konsèp la enplike itilizasyon konpozan ki satisfè sèten restriksyon. Restriksyon ki sanble yo formul pou ekipman pou pouvwa an tèm de pouvwa pwodiksyon, pou aparèy jaden an tèm de konsomasyon pouvwa ak enduktans, pou câbles an tèm de rezistans, kapasite ak enduktans. Restriksyon sa yo se akòz lefèt ke eleman kapasitif ak endiktif ka akimile enèji, ki nan mòd ijans, nan evènman an nan domaj nan nenpòt eleman nan sistèm nan, ka lage ak lakòz yon egzeyat etensèl. Anplis de sa, konsèp la entèdi itilizasyon redondance nan sistèm kouran otobis la.
FISCO bay pi gwo kouran pou alimante aparèy nan zòn ki gen danje ladan konpare ak metòd baryè jaden an. 115 mA ki disponib isit la, ki ka itilize pou pouvwa 4-5 aparèy nan segman an. Sepandan, genyen tou restriksyon sou longè kab prensipal la ak branch yo.
Teknoloji High Power Trunk se kounye a teknoloji sekirite intrinsèque ki pi komen nan rezo Foundation Fieldbus paske li pa gen dezavantaj ki egziste nan rezo baryè ki pwoteje oswa rezo FISCO. Avèk itilizasyon HPT, li posib pou reyalize limit aparèy jaden nan yon segman rezo.
Teknoloji a pa limite paramèt elektrik rezo a kote sa a pa nesesè, pou egzanp, sou liy kominikasyon kolòn vètebral la, kote pa gen okenn nesesite pou antretyen ak ranplasman ekipman yo. Pou konekte aparèy jaden ki sitiye nan yon zòn eksplozif, yo itilize aparèy koòdone ak fonksyonalite nan baryè jaden, ki limite paramèt elektrik rezo a pou alimante detèktè yo epi yo sitiye dirèkteman akote objè kontwòl la. Nan ka sa a, ki kalite pwoteksyon eksplozyon Ex e (ogmante pwoteksyon) yo itilize nan tout segman an.
Sous: www.habr.com