{"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\/pt\/blog\/administrirovanie\/sistemy-avtomatizaczii-na-osnove-foundation-fieldbus","title":{"rendered":"Sistemas de automa\u00e7\u00e3o baseados em Foundation Fieldbus","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p>Foundation Fieldbus \u00e9 um sistema de comunica\u00e7\u00e3o digital utilizado na automa\u00e7\u00e3o, juntamente com outros como Profibus, Modbus ou HART. A tecnologia surgiu um pouco depois de seus concorrentes: a primeira edi\u00e7\u00e3o do padr\u00e3o foi datada de 1996 e atualmente inclui dois protocolos de troca de informa\u00e7\u00f5es entre os participantes da rede \u2013 H1 e HSE (High Speed Ethernet).<br \/>\n<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><br \/>\nO protocolo H1 \u00e9 utilizado para troca de informa\u00e7\u00f5es no n\u00edvel de sensores e controladores, e sua rede \u00e9 baseada no padr\u00e3o de n\u00edvel f\u00edsico IEC 61158-2, permitindo uma taxa de transmiss\u00e3o de dados de 31,25 kbit\/s. Ao mesmo tempo, a alimenta\u00e7\u00e3o dos dispositivos de campo pode ser organizada a partir do barramento de dados. A rede HSE \u00e9 baseada em redes Ethernet de alta velocidade (100\/1000 Mbit\/s) e \u00e9 usada na constru\u00e7\u00e3o de redes de automa\u00e7\u00e3o de processos no n\u00edvel de controladores e sistemas de gerenciamento empresarial.<\/p>\n<p>A tecnologia \u00e9 aplic\u00e1vel na constru\u00e7\u00e3o de sistemas de automa\u00e7\u00e3o de processos de qualquer tipo de instala\u00e7\u00e3o industrial, mas encontrou maior ado\u00e7\u00e3o em empresas do setor petroqu\u00edmico e da ind\u00fastria qu\u00edmica.<\/p>\n<h4>Possibilidades da tecnologia<\/h4>\n<p>\nFoundation Fieldbus foi desenvolvido como uma alternativa ao modelo tradicional de sistemas de controle automatizados baseado em sensores anal\u00f3gicos e apresenta uma s\u00e9rie de vantagens tanto em rela\u00e7\u00e3o ao modelo tradicional quanto em rela\u00e7\u00e3o a sistemas digitais baseados em Profibus ou HART.<\/p>\n<p>Uma das principais vantagens \u00e9 o alto n\u00edvel de confiabilidade e toler\u00e2ncia a falhas dos sistemas <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, o que \u00e9 alcan\u00e7ado por meio de dois fatores:<\/p>\n<ul>\n<li>uso de dispositivos inteligentes no n\u00edvel de campo (sensores e atuadores);<\/li>\n<li>capacidade de organizar a troca de informa\u00e7\u00f5es diretamente entre os dispositivos de campo, sem a participa\u00e7\u00e3o do controlador.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nA intelig\u00eancia dos dispositivos de campo reside na possibilidade de implementar algoritmos de controle e processamento de informa\u00e7\u00f5es, que tradicionalmente s\u00e3o realizados no controlador. Na pr\u00e1tica, isso permite que o sistema continue a funcionar mesmo quando o controlador falha. Para isso, \u00e9 necess\u00e1rio que os dispositivos de campo sejam configurados adequadamente e que um sistema de alimenta\u00e7\u00e3o el\u00e9trica confi\u00e1vel para o barramento de campo seja garantido. <\/p>\n<p>As vantagens adicionais derivadas da digitaliza\u00e7\u00e3o do sistema de gerenciamento e do uso de sensores inteligentes incluem a capacidade de obter uma maior quantidade de dados, al\u00e9m da medi\u00e7\u00e3o, de cada dispositivo de campo, o que, em \u00faltima an\u00e1lise, amplia a \u00e1rea de monitoramento do processo, que em sistemas anal\u00f3gicos tradicionais \u00e9 limitada pelo sistema de entrada e sa\u00edda de sinais.<\/p>\n<p>O uso da topologia em barramento na rede H1 permite reduzir o comprimento das linhas de cabo, o volume de trabalho de instala\u00e7\u00e3o, eliminar a necessidade de equipamento adicional em sistemas de controle: m\u00f3dulos de entrada e sa\u00edda, fontes de alimenta\u00e7\u00e3o e, em zonas explosivas, barreiras de prote\u00e7\u00e3o contra fa\u00edscas.<\/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> O H1 permite o uso de cabos de comunica\u00e7\u00e3o de sensores de 4-20 mA, o que pode ser utilizado na moderniza\u00e7\u00e3o de sistemas de controle antigos. Gra\u00e7as aos princ\u00edpios de seguran\u00e7a contra fa\u00edscas, a tecnologia \u00e9 ativamente aplicada em ambientes explosivos. A padroniza\u00e7\u00e3o garante a intercambiabilidade e a compatibilidade de equipamentos de diferentes fabricantes, e atrav\u00e9s de dispositivos de gateway \u00e9 poss\u00edvel conectar a rede de dispositivos de campo \u00e0 rede de Controle e Automa\u00e7\u00e3o (ACSP) das empresas constru\u00edda sobre Ethernet.<\/p>\n<p>A maior semelhan\u00e7a do Foundation Fieldbus H1 \u00e9 com os sistemas Profibus PA. Ambas as tecnologias s\u00e3o baseadas no mesmo padr\u00e3o de n\u00edvel f\u00edsico, portanto, essas sistemas t\u00eam as mesmas velocidades de transmiss\u00e3o de dados, utilizam codifica\u00e7\u00e3o de Manchester, compartilham par\u00e2metros el\u00e9tricos da linha de comunica\u00e7\u00e3o, possuem a mesma quantidade de pot\u00eancia transmitida permitida e a dist\u00e2ncia m\u00e1xima do cabo no segmento da rede (1900 m). Al\u00e9m disso, em ambos os sistemas \u00e9 poss\u00edvel utilizar at\u00e9 4 repetidores, permitindo que o comprimento do segmento alcance at\u00e9 9,5 km. Compartilham tamb\u00e9m as poss\u00edveis topologias de rede no sistema de controle, bem como os princ\u00edpios de garantia de seguran\u00e7a contra fa\u00edscas.<\/p>\n<h4>Componentes do sistema<\/h4>\n<p>\nOs principais elementos da rede Foundation Fieldbus H1 s\u00e3o:<\/p>\n<ul>\n<li>controlador de sistema de controle descentralizado (DCS);<\/li>\n<li>fontes de alimenta\u00e7\u00e3o do barramento de campo;<\/li>\n<li>dispositivos de acoplamento em bloco ou modular;<\/li>\n<li>terminadores de barramento;<\/li>\n<li>dispositivos de campo inteligentes. <\/li>\n<\/ul>\n<p>\nAl\u00e9m disso, o sistema pode incluir dispositivos de gateway (Linking Device), conversores de protocolo, dispositivos de prote\u00e7\u00e3o contra surtos (DPS) e repetidores.<\/p>\n<h4>Topologia de rede<\/h4>\n<p>\nUm conceito importante na rede H1 \u00e9 o conceito de segmento. Ele representa uma linha de comunica\u00e7\u00e3o principal (Trunk), com ramifica\u00e7\u00f5es (Spur) conectadas a ele, onde dispositivos de campo est\u00e3o conectados. O cabo principal come\u00e7a na fonte de energia do barramento e geralmente termina no \u00faltimo dispositivo de conex\u00e3o. Para a comunica\u00e7\u00e3o entre o controlador e os dispositivos de campo, s\u00e3o permitidos quatro tipos de topologias: ponto a ponto, barra, \u00f4nibus e \u00e1rvore. Cada segmento pode ser constru\u00eddo utilizando uma topologia isolada ou uma combina\u00e7\u00e3o delas.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Sistemas de automa\u00e7\u00e3o baseados em Foundation Fieldbus\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/2d9a475526670d9bb7ac5258b3a2fa0f.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nAo usar a topologia ponto a ponto, cada dispositivo de campo \u00e9 conectado diretamente ao controlador. Nessa configura\u00e7\u00e3o, cada dispositivo conectado forma seu pr\u00f3prio segmento de rede. Essa topologia se mostra inconveniente, pois retira da sistema quase todas as vantagens do Foundation Fieldbus. O controlador utiliza muitos interfaces e, para alimentar os dispositivos de campo a partir do barramento de dados, deve haver uma fonte de energia para o barramento de campo em cada linha de comunica\u00e7\u00e3o. O comprimento das linhas de comunica\u00e7\u00e3o se torna muito longo, e a troca de informa\u00e7\u00f5es entre dispositivos ocorre apenas atrav\u00e9s do controlador, o que impede o uso do princ\u00edpio de alta toler\u00e2ncia a falhas dos sistemas H1.<\/p>\n<p>A topologia em cadeia implica na conex\u00e3o sequencial de dispositivos de campo entre si. Aqui, todos os dispositivos de campo est\u00e3o unidos em um \u00fanico segmento, o que permite utilizar menos recursos. No entanto, essa topologia tamb\u00e9m tem desvantagens \u2013 a principal delas \u00e9 a necessidade de prever m\u00e9todos que garantam que a falha de um dos sensores intermedi\u00e1rios n\u00e3o interrompa a comunica\u00e7\u00e3o com os demais. Outra desvantagem est\u00e1 relacionada \u00e0 falta de prote\u00e7\u00e3o contra curtos-circuitos na linha de comunica\u00e7\u00e3o, onde a troca de informa\u00e7\u00f5es no segmento se tornaria imposs\u00edvel.<\/p>\n<p>As topolog\u00edas de rede mais confi\u00e1veis e pr\u00e1ticas s\u00e3o a topologia em barramento e a topologia em \u00e1rvore, que s\u00e3o as que mais se espalharam na pr\u00e1tica ao construir redes H1. O sentido dessas topologias reside na utiliza\u00e7\u00e3o de dispositivos de conex\u00e3o para conectar dispositivos de campo \u00e0 linha de comunica\u00e7\u00e3o principal. Dispositivos de conex\u00e3o permitem que cada dispositivo de campo seja conectado \u00e0 sua pr\u00f3pria interface.<\/p>\n<h4>Par\u00e2metros da Rede<\/h4>\n<p>\nQuest\u00f5es importantes ao construir uma rede H1 s\u00e3o seus par\u00e2metros f\u00edsicos \u2013 quantos dispositivos de campo podem ser utilizados em um segmento, qual \u00e9 o comprimento m\u00e1ximo que um segmento pode ter, e qual o comprimento das ramifica\u00e7\u00f5es. A resposta a essas perguntas depende do tipo de alimenta\u00e7\u00e3o e do consumo de energia dos dispositivos de campo, e para locais explosivos \u2013 dos m\u00e9todos de garantia de seguran\u00e7a contra explos\u00f5es.<\/p>\n<p>O n\u00famero m\u00e1ximo de dispositivos de campo em um segmento (32) s\u00f3 pode ser alcan\u00e7ado se forem alimentados por fontes locais no local e na aus\u00eancia de meios de seguran\u00e7a contra explos\u00f5es. Quando os sensores e atuadores s\u00e3o alimentados pela barragem de dados, o n\u00famero m\u00e1ximo de dispositivos pode ser apenas 12 ou menos, dependendo dos m\u00e9todos de seguran\u00e7a contra explos\u00f5es. <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Sistemas de automa\u00e7\u00e3o baseados em Foundation Fieldbus\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/b755e771dfe41dfd28821f9315048420.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Depend\u00eancia do n\u00famero de dispositivos de campo em rela\u00e7\u00e3o ao m\u00e9todo de alimenta\u00e7\u00e3o e aos m\u00e9todos de seguran\u00e7a contra explos\u00f5es.<\/i><\/p>\n<p>O comprimento do segmento da rede \u00e9 determinado pelo tipo de cabo utilizado. O comprimento m\u00e1ximo de 1900 m \u00e9 alcan\u00e7ado com o cabo tipo A (par tran\u00e7ado com blindagem). Com o cabo tipo D (cabo multissegmentado n\u00e3o tran\u00e7ado com blindagem comum) \u2013 apenas 200 m. O comprimento do segmento \u00e9 entendido como a soma dos comprimentos do cabo principal e todas as ramifica\u00e7\u00f5es dele.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Sistemas de automa\u00e7\u00e3o baseados em Foundation Fieldbus\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/12094122f916b3f6db4ffce1d9687be1.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Depend\u00eancia do comprimento do segmento em rela\u00e7\u00e3o ao tipo de cabo.<\/i><\/p>\n<p>O comprimento das ramifica\u00e7\u00f5es depende do n\u00famero de dispositivos no segmento da rede. Portanto, com at\u00e9 12 dispositivos \u2013 o m\u00e1ximo \u00e9 de 120 m. Com 32 dispositivos no segmento, o comprimento m\u00e1ximo das ramifica\u00e7\u00f5es ser\u00e1 de apenas 1 m. Ao conectar os dispositivos de campo em s\u00e9rie, cada dispositivo adicional reduz o comprimento da ramifica\u00e7\u00e3o em 30 m.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Sistemas de automa\u00e7\u00e3o baseados em Foundation Fieldbus\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/57c32136be7570e463d19796d5b6a66e.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Depend\u00eancia do comprimento das ramifica\u00e7\u00f5es do cabo principal em rela\u00e7\u00e3o ao n\u00famero de dispositivos de campo no segmento.<\/i><\/p>\n<p>Todos esses fatores afetam diretamente a estrutura e a topologia do sistema. Para acelerar o processo de design da rede, s\u00e3o usados softwares especializados, como o DesignMate da FieldComm Group ou o Fieldbus Network Planner da Phoenix Contact. Os programas permitem calcular os par\u00e2metros f\u00edsicos e el\u00e9tricos da rede H1, levando em considera\u00e7\u00e3o todas as poss\u00edveis limita\u00e7\u00f5es.<\/p>\n<h4>Finalidade dos componentes do sistema<\/h4>\n<p><b>Controlador<\/b><\/p>\n<p>A tarefa do controlador \u00e9 implementar fun\u00e7\u00f5es do Planejador Ativo de Comunica\u00e7\u00f5es (LAS) \u2013 o dispositivo principal que gerencia a rede por meio do envio de mensagens de controle. O LAS inicia a troca de informa\u00e7\u00f5es entre os participantes da rede atrav\u00e9s de mensagens programadas (de acordo com um cronograma) ou n\u00e3o programadas, realiza diagn\u00f3sticos e sincroniza todos os dispositivos. <\/p>\n<p>Al\u00e9m disso, o controlador \u00e9 respons\u00e1vel pela endere\u00e7amento autom\u00e1tico dos dispositivos de campo, atuando como dispositivo de gateway, fornecendo uma interface Ethernet para comunica\u00e7\u00e3o com o n\u00edvel superior do sistema de controle baseado no Foundation Fieldbus HSE ou em outro protocolo de comunica\u00e7\u00e3o. Para o n\u00edvel superior do sistema, o controlador oferece fun\u00e7\u00f5es de monitoramento e controle do operador, assim como fun\u00e7\u00f5es de configura\u00e7\u00e3o remota dos dispositivos de campo.<\/p>\n<p>Na rede, pode haver v\u00e1rios Planejadores Ativos de Comunica\u00e7\u00f5es, garantindo redund\u00e2ncia das fun\u00e7\u00f5es incorporadas neles. Nos sistemas modernos, as fun\u00e7\u00f5es de LAS podem ser implementadas em um dispositivo de gateway que atua como conversor de protocolos para sistemas de controle constru\u00eddos em um padr\u00e3o diferente do Foundation Fieldbus HSE. <\/p>\n<p><b>Fontes de alimenta\u00e7\u00e3o do barramento de campo<\/b><\/p>\n<p>O sistema de alimenta\u00e7\u00e3o na rede H1 desempenha um papel crucial, pois para a pr\u00f3pria possibilidade de troca de informa\u00e7\u00f5es no cabo de transmiss\u00e3o de dados, deve ser mantida uma tens\u00e3o na faixa de 9 a 32 V em corrente cont\u00ednua. Independentemente de os dispositivos de campo serem alimentados pelo barramento de transmiss\u00e3o de dados ou por fontes de alimenta\u00e7\u00e3o localizadas, a rede requer fontes de alimenta\u00e7\u00e3o do barramento. <\/p>\n<p>Portanto, sua principal fun\u00e7\u00e3o \u00e9 manter os par\u00e2metros el\u00e9tricos necess\u00e1rios no barramento, al\u00e9m de alimentar os dispositivos conectados \u00e0 rede. Diferentemente das fontes de alimenta\u00e7\u00e3o convencionais, as fontes de alimenta\u00e7\u00e3o do barramento se distinguem por terem uma imped\u00e2ncia de sa\u00edda correspondente em frequ\u00eancias de transmiss\u00e3o de dados. Se forem utilizadas fontes de alimenta\u00e7\u00e3o de 12 ou 24 V diretamente na rede H1, o sinal ser\u00e1 perdido, e a troca de informa\u00e7\u00f5es no barramento ser\u00e1 imposs\u00edvel.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Sistemas de automa\u00e7\u00e3o baseados em Foundation Fieldbus\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/255c85ad3ef33d9eb6e04bad68a975e3.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Fontes de alimenta\u00e7\u00e3o reservadas do barramento de campo FB-PS (conjunto para 4 segmentos).<\/i><\/p>\n<p>Considerando a import\u00e2ncia de garantir a alimenta\u00e7\u00e3o confi\u00e1vel do barramento, as fontes de alimenta\u00e7\u00e3o de cada segmento da rede podem ser reservadas. As fontes de alimenta\u00e7\u00e3o FB-PS da Phoenix Contact suportam a tecnologia de balanceamento autom\u00e1tico de carga de corrente (Auto Current Balancing). O ACB proporciona uma carga sim\u00e9trica entre as fontes de alimenta\u00e7\u00e3o, o que tem um impacto positivo em sua temperatura de opera\u00e7\u00e3o e, em \u00faltima an\u00e1lise, leva a um aumento de sua vida \u00fatil. <\/p>\n<p>O sistema de alimenta\u00e7\u00e3o da rede H1 geralmente est\u00e1 localizado no arm\u00e1rio do controlador.<\/p>\n<p><b>Dispositivos de interface<\/b><\/p>\n<p>Os dispositivos de interface s\u00e3o projetados para conectar um grupo de dispositivos de campo ao barramento de transmiss\u00e3o de dados. Eles s\u00e3o divididos em dois tipos com base nas fun\u00e7\u00f5es que desempenham: m\u00f3dulos de prote\u00e7\u00e3o de segmento (Segment Protectors) e barreiras de campo (Field Barriers). <\/p>\n<p>Independentemente do tipo, os dispositivos de interface protegem a rede contra curtos-circuitos e sobrecargas de corrente nas linhas de sa\u00edda. Quando um curto-circuito ocorre, o dispositivo de interface bloqueia a porta de interface, impedindo que o curto-circuito se espalhe pelo sistema, garantindo assim a troca de informa\u00e7\u00f5es entre os demais dispositivos da rede. Ap\u00f3s a remo\u00e7\u00e3o do curto-circuito na linha, a porta de comunica\u00e7\u00e3o que estava bloqueada volta a funcionar.<\/p>\n<p>As barreiras de campo tamb\u00e9m fornecem isolamento galv\u00e2nico entre os circuitos n\u00e3o \u00e0 prova de explos\u00e3o do barramento e os circuitos \u00e0 prova de explos\u00e3o dos dispositivos de campo conectados (ramifica\u00e7\u00f5es).<\/p>\n<p>Dispositivos de acoplamento f\u00edsicos tamb\u00e9m v\u00eam em dois tipos - em configura\u00e7\u00e3o de bloco e modular. Dispositivos de acoplamento em bloco tipo FB-12SP com funcionalidade de prote\u00e7\u00e3o de segmento permitem o uso de circuitos \u00e0 prova de explos\u00e3o IC para conectar dispositivos de campo na Zona 2, e barreiras de campo FB-12SP ISO permitem a conex\u00e3o de dispositivos nas Zonas 1 e 0 com circuitos \u00e0 prova de explos\u00e3o IA. <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Sistemas de automa\u00e7\u00e3o baseados em Foundation Fieldbus\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/03b568d3ea8754fe8edb9bc6bc2f3308.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Dispositivos de acoplamento FB-12SP e FB-6SP da Phoenix Contact.<\/i><\/p>\n<p>Uma das vantagens dos dispositivos modulares \u00e9 a capacidade de escalar o sistema, selecionando o n\u00famero necess\u00e1rio de canais para a conex\u00e3o de dispositivos de campo. Al\u00e9m disso, dispositivos modulares permitem a cria\u00e7\u00e3o de estruturas flex\u00edveis. Em um \u00fanico painel de distribui\u00e7\u00e3o, \u00e9 poss\u00edvel combinar m\u00f3dulos de prote\u00e7\u00e3o de segmento e barreiras de campo, ou seja, conectar a partir de um painel dispositivos de campo localizados em diferentes zonas de risco. Um \u00fanico barramento pode acomodar at\u00e9 12 m\u00f3dulos de dois canais FB-2SP ou m\u00f3dulos de um canal de barreiras FB-ISO, conectando assim at\u00e9 24 dispositivos de campo na Zona 2 ou at\u00e9 12 sensores nas Zonas 1 ou 0. <\/p>\n<p>Dispositivos de acoplamento podem operar em uma ampla faixa de temperatura e s\u00e3o instalados em inv\u00f3lucros \u00e0 prova de explos\u00e3o Ex e, Ex d com grau de prote\u00e7\u00e3o contra poeira e umidade de pelo menos IP54, incluindo o mais pr\u00f3ximo poss\u00edvel do objeto de controle.<\/p>\n<p><b>Dispositivos de prote\u00e7\u00e3o contra surto de tens\u00e3o.<\/b><\/p>\n<p>Redes de n\u00edvel de campo N1 podem formar segmentos muito longos, e as linhas de comunica\u00e7\u00e3o podem passar em locais onde \u00e9 poss\u00edvel a forma\u00e7\u00e3o de surtos de tens\u00e3o. Surtos de tens\u00e3o s\u00e3o definidos como diferen\u00e7as de potencial induzidas, causadas por descargas atmosf\u00e9ricas ou curtos-circuitos em linhas de cabos pr\u00f3ximas. A tens\u00e3o induzida, que pode alcan\u00e7ar v\u00e1rios quilovolts, provoca a passagem de correntes de descarga na ordem de quilamperes. Todos esses fen\u00f4menos ocorrem em microssegundos, mas podem levar \u00e0 falha de componentes da rede N1. Para proteger os equipamentos contra tais fen\u00f4menos, \u00e9 necess\u00e1rio usar dispositivos de prote\u00e7\u00e3o contra surto (DPS). A utiliza\u00e7\u00e3o de DPS em vez de blocos de terminais convencionais garante o funcionamento seguro e confi\u00e1vel do sistema em condi\u00e7\u00f5es adversas. <\/p>\n<p>O princ\u00edpio de seu funcionamento baseia-se na utiliza\u00e7\u00e3o de um curto-circuito quasi-breve na faixa de nanossegundos para a passagem de correntes de descarga no circuito, no qual s\u00e3o utilizados elementos capazes de suportar correntes dessa magnitude. <\/p>\n<p>Existem muitas variantes de DPS: monocanais, bicanais, com conectores substitu\u00edveis, com diferentes tipos de diagn\u00f3stico \u2013 em forma de blinker, contato seco. Os modernos meios de diagn\u00f3stico da Phoenix Contact permitem monitorar DPS utilizando servi\u00e7os digitais baseados em Ethernet. Na f\u00e1brica da empresa na R\u00fassia, s\u00e3o produzidos dispositivos certificados para uso em ambientes explosivos, incluindo sistemas Foundation Fieldbus. <\/p>\n<p><b>Terminador de barramento<\/b><\/p>\n<p>O terminador executa duas fun\u00e7\u00f5es na rede \u2013 shunta a corrente do barramento de campo que ocorre devido \u00e0 modula\u00e7\u00e3o do sinal e evita a reflex\u00e3o do sinal das extremidades da linha tronco, prevenindo assim o surgimento de ru\u00eddos e jitter (flutua\u00e7\u00e3o de fase do sinal digital). Dessa forma, o terminador ajuda a evitar a ocorr\u00eancia de dados imprecisos na rede ou a perda total de dados.<\/p>\n<p>Em cada segmento da rede H1 \u00e9 imprescind\u00edvel a presen\u00e7a de dois terminadores, em cada uma das extremidades do segmento. As fontes de alimenta\u00e7\u00e3o do barramento e os dispositivos de interface da Phoenix Contact v\u00eam equipados com terminadores que podem ser desligados. A presen\u00e7a de terminadores extras na rede, por exemplo, devido a um erro, diminuir\u00e1 significativamente o n\u00edvel do sinal na linha de interface.<\/p>\n<h4>Troca de informa\u00e7\u00f5es entre segmentos<\/h4>\n<p>\nA troca de informa\u00e7\u00f5es entre dispositivos de campo n\u00e3o se limita a um \u00fanico segmento, mas \u00e9 poss\u00edvel entre diferentes partes da rede, que podem ser conectadas atrav\u00e9s de um controlador ou de uma rede empresarial baseada em Ethernet. Nesse caso, pode ser utilizado o protocolo Foundation Fieldbus HSE ou, mais popular, por exemplo, Modbus TCP. <\/p>\n<p>Na constru\u00e7\u00e3o da rede HSE, s\u00e3o utilizados switches de desempenho industrial. O protocolo permite a redund\u00e2ncia em anel. Nesse caso, \u00e9 importante lembrar que, na topologia em anel, os switches devem usar um dos protocolos de redund\u00e2ncia (RSTP, MRP ou Extended Ring Redundancy) dependendo do tamanho e do tempo de converg\u00eancia da rede exigido em caso de falhas nos canais de comunica\u00e7\u00e3o. <\/p>\n<p>A integra\u00e7\u00e3o de sistemas baseados em HSE com sistemas externos \u00e9 poss\u00edvel atrav\u00e9s da tecnologia OPC.<\/p>\n<h4>M\u00e9todos de seguran\u00e7a contra explos\u00f5es<\/h4>\n<p>\nPara criar um sistema \u00e0 prova de explos\u00e3o, n\u00e3o basta apenas considerar as caracter\u00edsticas de seguran\u00e7a e a escolha do local correto de instala\u00e7\u00e3o do equipamento. Dentro do sistema, cada dispositivo n\u00e3o opera de forma independente, mas faz parte de uma rede unificada. Nas redes Foundation Fieldbus H1, a troca de informa\u00e7\u00f5es entre dispositivos situados em diferentes zonas de risco de explos\u00e3o envolve n\u00e3o apenas a troca de dados, mas tamb\u00e9m a transfer\u00eancia de energia el\u00e9trica. A quantidade de energia que \u00e9 aceit\u00e1vel em uma zona pode n\u00e3o ser adequada em outra. Portanto, para avaliar a seguran\u00e7a contra explos\u00f5es das redes de campo e escolher o m\u00e9todo mais apropriado para garantir essa seguran\u00e7a, utiliza-se uma abordagem sistem\u00e1tica. Dentre esses m\u00e9todos, os que mais se destacam s\u00e3o os m\u00e9todos de seguran\u00e7a intr\u00ednseca.<\/p>\n<p>Atualmente, existem v\u00e1rios m\u00e9todos para garantir a seguran\u00e7a intr\u00ednseca em barramentos de campo: o m\u00e9todo tradicional de barreiras de prote\u00e7\u00e3o contra fa\u00edscas, o conceito FISCO e a tecnologia High Power Trunk (HPT). <\/p>\n<p>O primeiro deles se baseia na utiliza\u00e7\u00e3o de barreiras de prote\u00e7\u00e3o contra fa\u00edscas e implementa um conceito testado, que foi utilizado em sistemas de controle baseados em sinais anal\u00f3gicos de 4-20 mA. Este m\u00e9todo \u00e9 simples e confi\u00e1vel, mas limita a alimenta\u00e7\u00e3o dos dispositivos de campo nas zonas de explos\u00e3o 0 e 1 a 80 mA. Nesse caso, de forma otimista, \u00e9 poss\u00edvel conectar n\u00e3o mais do que 4 dispositivos de campo em um segmento com consumo de 20 mA, mas na pr\u00e1tica n\u00e3o mais do que 2. Nesse cen\u00e1rio, o sistema perde todas as vantagens oferecidas pelo Foundation Fieldbus e, na pr\u00e1tica, resulta em uma topologia ponto a ponto, onde para conectar um grande n\u00famero de dispositivos de campo, o sistema precisa ser dividido em diversos segmentos. Al\u00e9m disso, esse m\u00e9todo restringe significativamente o comprimento do cabo principal e das deriva\u00e7\u00f5es.<\/p>\n<p>O conceito FISCO foi desenvolvido pelo \"Instituto Nacional de Metrologia da Alemanha\" e posteriormente incorporado nos padr\u00f5es IEC e, em seguida, na norma GOST. Para garantir a seguran\u00e7a contra explos\u00f5es da rede de campo, o conceito implica o uso de componentes que atendem a certas limita\u00e7\u00f5es. Essas limita\u00e7\u00f5es s\u00e3o formuladas para fontes de alimenta\u00e7\u00e3o em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 pot\u00eancia de sa\u00edda, para dispositivos de campo em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 pot\u00eancia consumida e indut\u00e2ncia, e para cabos em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 resist\u00eancia, capacit\u00e2ncia e indut\u00e2ncia. Essas limita\u00e7\u00f5es est\u00e3o relacionadas ao fato de que elementos capacitivos e indutivos podem acumular energia, que em modo de falha, caso algum elemento do sistema seja danificado, pode ser liberada e causar uma descarga el\u00e9trica. Al\u00e9m disso, o conceito pro\u00edbe o uso de redund\u00e2ncia no sistema de alimenta\u00e7\u00e3o da linha.<\/p>\n<p>O FISCO fornece uma grande corrente para alimentar dispositivos em \u00e1reas perigosas em compara\u00e7\u00e3o com o m\u00e9todo de barreiras de campo. Aqui, est\u00e3o dispon\u00edveis 115 mA, o que pode ser usado para alimentar de 4 a 5 dispositivos em um segmento. No entanto, tamb\u00e9m existem limita\u00e7\u00f5es na extens\u00e3o do cabo tronco e das deriva\u00e7\u00f5es.<\/p>\n<p>A tecnologia de Trunk de Alta Pot\u00eancia atualmente \u00e9 a tecnologia de seguran\u00e7a contra explos\u00f5es mais amplamente utilizada em redes Foundation Fieldbus, pois n\u00e3o tem as desvantagens presentes em redes protegidas por barreiras ou constru\u00eddas segundo o FISCO. Com o uso de HPT, tornou-se poss\u00edvel atingir o valor limite de dispositivos de campo em um segmento da rede. <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Sistemas de automa\u00e7\u00e3o baseados em Foundation Fieldbus\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/0ee268277f614aa270578e2036cd70bc.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nA tecnologia n\u00e3o limita os par\u00e2metros el\u00e9tricos da rede onde n\u00e3o h\u00e1 necessidade, por exemplo, na linha tronco de comunica\u00e7\u00e3o, onde n\u00e3o \u00e9 necess\u00e1rio realizar manuten\u00e7\u00e3o e substitui\u00e7\u00e3o de equipamentos. Para conectar dispositivos de campo localizados em \u00e1reas perigosas, utilizam-se dispositivos de interface com funcionalidade de barreiras de campo, que limitam os par\u00e2metros el\u00e9tricos da rede para alimentar sensores e est\u00e3o localizados diretamente ao lado do objeto de controle. Nesse caso, ao longo de todo o segmento, utiliza-se um tipo de prote\u00e7\u00e3o explosiva Ex e (prote\u00e7\u00e3o aumentada).<br \/>\n<br \/>Fonte: <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 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