Foundation Fieldbus คือระบบการสื่อสารดิจิทัลที่ใช้ในระบบอัตโนมัติร่วมกับ Profibus, Modbus หรือ HART เทคโนโลยีดังกล่าวปรากฏช้ากว่าคู่แข่งเล็กน้อย: รุ่นแรกของมาตรฐานมีอายุย้อนไปถึงปี 1996 และปัจจุบันมีโปรโตคอลสองโปรโตคอลสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างผู้เข้าร่วมเครือข่าย - H1 และ HSE (High Speed Ethernet)
โปรโตคอล H1 ใช้สำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่ระดับเซ็นเซอร์และตัวควบคุม และเครือข่ายเป็นไปตามมาตรฐานฟิสิคัลเลเยอร์ IEC 61158-2 ทำให้มีอัตราการถ่ายโอนข้อมูล 31,25 กิโลบิต/วินาที ในกรณีนี้ สามารถจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ภาคสนามจากบัสข้อมูลได้ เครือข่าย HSE ใช้เครือข่ายอีเทอร์เน็ตความเร็วสูง (100/1000 Mbit/s) และใช้เพื่อสร้างเครือข่ายระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติที่ระดับตัวควบคุมและระบบการจัดการองค์กร
เทคโนโลยีนี้สามารถนำไปใช้ในการสร้างระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติสำหรับโรงงานอุตสาหกรรมใดๆ แต่แพร่หลายมากที่สุดในองค์กรในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซและอุตสาหกรรมเคมี
ความสามารถด้านเทคโนโลยี
Foundation Fieldbus ได้รับการพัฒนาเป็นทางเลือกแทนระบบควบคุมอัตโนมัติรุ่นดั้งเดิมที่ใช้เซนเซอร์แอนะล็อก และมีข้อดีหลายประการเหนือทั้งรุ่นดั้งเดิมและระบบดิจิทัลที่ใช้ Profibus หรือ HART
ข้อดีหลักประการหนึ่งคือความน่าเชื่อถือและความทนทานต่อข้อผิดพลาดของระบบในระดับสูง H1 ซึ่งเกิดขึ้นได้เนื่องจากปัจจัยสองประการ:
- การใช้อุปกรณ์อัจฉริยะ (เซ็นเซอร์และแอคชูเอเตอร์) ในระดับสนาม
- ความสามารถในการจัดระเบียบการแลกเปลี่ยนข้อมูลโดยตรงระหว่างอุปกรณ์ระดับสนามโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของผู้ควบคุม
ความฉลาดของอุปกรณ์ภาคสนามอยู่ที่ความสามารถในการใช้อัลกอริธึมการควบคุมและการประมวลผลข้อมูลที่นำมาใช้แบบดั้งเดิมในคอนโทรลเลอร์ ในทางปฏิบัติ สิ่งนี้จะทำให้ระบบสามารถทำงานได้ต่อไปแม้ว่าตัวควบคุมจะล้มเหลวก็ตาม ซึ่งกำหนดให้อุปกรณ์ภาคสนามได้รับการกำหนดค่าอย่างเหมาะสม และต้องมีแหล่งจ่ายไฟฟิลด์บัสที่เชื่อถือได้
ประโยชน์เพิ่มเติมที่ได้รับจากการทำให้ระบบควบคุมเป็นดิจิทัลและการใช้เซนเซอร์อัจฉริยะ ได้แก่ ความสามารถในการรับข้อมูลเพิ่มเติมนอกเหนือจากการวัดจากอุปกรณ์ภาคสนามแต่ละเครื่อง ซึ่งท้ายที่สุดแล้ว จะเป็นการขยายขอบเขตของการตรวจสอบกระบวนการ ซึ่งในระบบอะนาล็อกแบบดั้งเดิมจะจำกัดอยู่เพียงระบบอินพุต/เอาต์พุตสัญญาณเท่านั้น . .
การใช้โทโพโลยีบัสในเครือข่าย H1 ทำให้สามารถลดความยาวของสายเคเบิล ปริมาณงานติดตั้ง และลดการใช้อุปกรณ์เพิ่มเติมในระบบควบคุม: โมดูลอินพุต/เอาต์พุต อุปกรณ์จ่ายไฟ และในพื้นที่อันตราย - อุปสรรคในการป้องกันประกายไฟ
H1 อนุญาตให้ใช้สายเคเบิลสื่อสารเซ็นเซอร์ 4-20 mA ซึ่งสามารถนำมาใช้เมื่ออัพเกรดระบบควบคุมรุ่นเก่า ด้วยการใช้หลักความปลอดภัยจากภายใน ทำให้เทคโนโลยีนี้ถูกใช้งานในสภาพแวดล้อมที่อาจเกิดการระเบิดได้ การกำหนดมาตรฐานรับประกันความสามารถในการสับเปลี่ยนและความเข้ากันได้ของอุปกรณ์จากผู้ผลิตหลายราย และด้วยอุปกรณ์เกตเวย์ ทำให้สามารถเชื่อมต่อเครือข่ายของอุปกรณ์ภาคสนามและเครือข่ายระบบควบคุมอุตสาหกรรมขององค์กรที่สร้างบนอีเธอร์เน็ตได้
Foundation Fieldbus H1 มีความคล้ายคลึงกับระบบ Profibus PA มากที่สุด เทคโนโลยีทั้งสองมีพื้นฐานอยู่บนมาตรฐานฟิสิคัลเลเยอร์เดียวกัน ดังนั้นระบบเหล่านี้จึงมีอัตราการถ่ายโอนข้อมูลเท่ากัน การใช้การเข้ารหัสแมนเชสเตอร์ พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของสายสื่อสาร ปริมาณกำลังส่งที่เป็นไปได้ และความยาวสายเคเบิลสูงสุดที่อนุญาตในเครือข่าย ส่วน (1900 ม.) นอกจากนี้ในทั้งสองระบบยังสามารถใช้รีพีทเตอร์ได้สูงสุด 4 ตัวเนื่องจากความยาวของส่วนสามารถเข้าถึงได้ถึง 9,5 กม. โทโพโลยีเครือข่ายที่เป็นไปได้ในระบบควบคุม เช่นเดียวกับหลักการในการรับรองความปลอดภัยจากภายในนั้นเป็นเรื่องปกติ
ส่วนประกอบของระบบ
องค์ประกอบหลักของเครือข่าย Foundation Fieldbus H1 คือ:
- ตัวควบคุมระบบควบคุมการกระจายอำนาจ (DCS)
- แหล่งจ่ายไฟฟิลด์บัส
- บล็อกหรืออุปกรณ์อินเทอร์เฟซแบบโมดูลาร์
- เทอร์มินัลบัส;
- อุปกรณ์ภาคสนามอัจฉริยะ
ระบบยังอาจประกอบด้วยอุปกรณ์เกตเวย์ (อุปกรณ์เชื่อมโยง), ตัวแปลงโปรโตคอล, SPD และตัวทำซ้ำ
โทโพโลยีเครือข่าย
แนวคิดที่สำคัญในเครือข่าย H1 คือแนวคิดเรื่องเซ็กเมนต์ เป็นสายสื่อสารหลัก (Trunk) โดยมีกิ่งก้านขยายออกไป (เดือย) ซึ่งเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ภาคสนาม สายเคเบิลหลักเริ่มต้นที่แหล่งพลังงานบัสและมักจะสิ้นสุดที่อุปกรณ์อินเทอร์เฟซสุดท้าย โทโพโลยีสี่ประเภทได้รับอนุญาตสำหรับการสื่อสารระหว่างตัวควบคุมและอุปกรณ์ภาคสนาม: แบบจุดต่อจุด ลูป บัส และทรี แต่ละเซ็กเมนต์สามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้โทโพโลยีแยกกันหรือใช้การผสมผสานกัน
ด้วยโทโพโลยีแบบจุดต่อจุด แต่ละอุปกรณ์ภาคสนามจะเชื่อมต่อโดยตรงกับตัวควบคุม ในกรณีนี้ อุปกรณ์ฟิลด์ที่เชื่อมต่อแต่ละเครื่องจะสร้างส่วนเครือข่ายของตัวเอง โทโพโลยีนี้ไม่สะดวกเนื่องจากทำให้ระบบขาดข้อดีเกือบทั้งหมดที่มีอยู่ใน Foundation Fieldbus มีอินเทอร์เฟซมากเกินไปบนคอนโทรลเลอร์ และในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์สนามจากบัสข้อมูล แต่ละสายการสื่อสารจะต้องมีแหล่งจ่ายไฟของฟิลด์บัสของตัวเอง ความยาวของสายสื่อสารยาวเกินไปและการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์จะดำเนินการผ่านตัวควบคุมเท่านั้นซึ่งไม่อนุญาตให้ใช้หลักการของความทนทานต่อข้อผิดพลาดสูงของระบบ H1
โทโพโลยีแบบวนซ้ำหมายถึงการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของอุปกรณ์ภาคสนามระหว่างกัน ในที่นี้ อุปกรณ์ภาคสนามทั้งหมดจะรวมกันเป็นส่วนเดียว ซึ่งช่วยให้ใช้ทรัพยากรน้อยลง อย่างไรก็ตามโทโพโลยีนี้ก็มีข้อเสียเช่นกัน - ประการแรกจำเป็นต้องจัดเตรียมวิธีการที่ความล้มเหลวของเซ็นเซอร์ระดับกลางตัวใดตัวหนึ่งจะไม่นำไปสู่การสูญเสียการสื่อสารกับเซ็นเซอร์ตัวอื่น ข้อเสียเปรียบอีกประการหนึ่งอธิบายได้จากการขาดการป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรในสายสื่อสารซึ่งการแลกเปลี่ยนข้อมูลในส่วนนี้จะเป็นไปไม่ได้
โทโพโลยีเครือข่ายอื่นอีกสองโทโพโลยีมีความน่าเชื่อถือและใช้งานได้จริงมากที่สุด - โทโพโลยีบัสและทรี ซึ่งพบว่ามีการกระจายตัวมากที่สุดในทางปฏิบัติเมื่อสร้างเครือข่าย H1 แนวคิดเบื้องหลังโทโพโลยีเหล่านี้คือการใช้อุปกรณ์อินเทอร์เฟซเพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ภาคสนามเข้ากับแบ็คโบน อุปกรณ์เชื่อมต่ออนุญาตให้แต่ละอุปกรณ์ภาคสนามเชื่อมต่อกับอินเทอร์เฟซของตัวเอง
การตั้งค่าเครือข่าย
คำถามสำคัญเมื่อสร้างเครือข่าย H1 คือพารามิเตอร์ทางกายภาพ - สามารถใช้อุปกรณ์ภาคสนามได้กี่เครื่องในเซ็กเมนต์ ความยาวสูงสุดของเซ็กเมนต์คือเท่าใด สาขาสามารถยาวได้เท่าใด คำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้ขึ้นอยู่กับประเภทของแหล่งจ่ายไฟและการใช้พลังงานของอุปกรณ์ภาคสนาม และวิธีการรับรองความปลอดภัยที่แท้จริงสำหรับพื้นที่อันตราย
จำนวนอุปกรณ์ภาคสนามสูงสุดในกลุ่ม (32) สามารถทำได้ก็ต่อเมื่ออุปกรณ์เหล่านั้นได้รับพลังงานจากแหล่งในพื้นที่ในสถานที่ทำงาน และไม่มีความปลอดภัยจากภายใน เมื่อจ่ายไฟให้กับเซ็นเซอร์และแอคชูเอเตอร์จากบัสข้อมูล จำนวนอุปกรณ์สูงสุดอาจเป็นเพียง 12 ตัวหรือน้อยกว่านั้น ขึ้นอยู่กับวิธีการรักษาความปลอดภัยภายใน
การขึ้นอยู่กับจำนวนอุปกรณ์ภาคสนามในวิธีการจ่ายไฟและวิธีการเพื่อความปลอดภัยที่แท้จริง
ความยาวของส่วนเครือข่ายจะขึ้นอยู่กับประเภทของสายเคเบิลที่ใช้ ความยาวสูงสุด 1900 ม. ทำได้เมื่อใช้สายเคเบิลประเภท A (สายคู่ตีเกลียวพร้อมชีลด์) เมื่อใช้สายเคเบิลประเภท D (ไม่ใช่สายเคเบิลมัลติคอร์แบบบิดที่มีตัวป้องกันทั่วไป) - เพียง 200 ม. ความยาวของส่วนนั้นเข้าใจว่าเป็นผลรวมของความยาวของสายเคเบิลหลักและกิ่งก้านทั้งหมดจากนั้น
การขึ้นอยู่กับความยาวของส่วนต่อประเภทสายเคเบิล
ความยาวของกิ่งขึ้นอยู่กับจำนวนอุปกรณ์ในส่วนเครือข่าย ดังนั้นด้วยจำนวนอุปกรณ์สูงสุด 12 เครื่อง จึงมีระยะสูงสุด 120 ม. เมื่อใช้อุปกรณ์ 32 เครื่องในเซกเมนต์ ความยาวสูงสุดของกิ่งจะอยู่ที่ 1 ม. เท่านั้น เมื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ภาคสนามแบบวนซ้ำ อุปกรณ์เพิ่มเติมแต่ละตัว ลดความยาวของกิ่งลง 30 ม.
การขึ้นอยู่กับความยาวของกิ่งจากสายเคเบิลหลักกับจำนวนอุปกรณ์ภาคสนามในส่วนนั้น
ปัจจัยทั้งหมดนี้ส่งผลโดยตรงต่อโครงสร้างและโทโพโลยีของระบบ เพื่อเร่งกระบวนการออกแบบเครือข่าย จึงมีการใช้แพ็คเกจซอฟต์แวร์พิเศษ เช่น DesignMate จาก FieldComm Group หรือ Fieldbus Network Planner จาก Phoenix Contact โปรแกรมช่วยให้คุณสามารถคำนวณพารามิเตอร์ทางกายภาพและทางไฟฟ้าของเครือข่าย H1 โดยคำนึงถึงข้อ จำกัด ที่เป็นไปได้ทั้งหมด
วัตถุประสงค์ของส่วนประกอบของระบบ
ตัวควบคุม
หน้าที่ของคอนโทรลเลอร์คือการใช้ฟังก์ชันของ Link Active Scheduler (LAS) ซึ่งเป็นอุปกรณ์หลักที่จัดการเครือข่ายโดยการส่งข้อความบริการ LAS เริ่มต้นการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างผู้เข้าร่วมเครือข่ายด้วยข้อความที่วางแผนไว้ (ตามกำหนดเวลา) หรือไม่ได้กำหนดเวลา วินิจฉัยและซิงโครไนซ์อุปกรณ์ทั้งหมด
นอกจากนี้ ตัวควบคุมยังรับผิดชอบในการกำหนดที่อยู่ของอุปกรณ์ภาคสนามโดยอัตโนมัติ และทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์เกตเวย์ โดยจัดให้มีอินเทอร์เฟซอีเทอร์เน็ตสำหรับการสื่อสารกับระดับบนของระบบควบคุมตาม Foundation Fieldbus HSE หรือโปรโตคอลการสื่อสารอื่นๆ ที่ระดับบนสุดของระบบ ตัวควบคุมจะมีฟังก์ชันการตรวจสอบและควบคุมผู้ปฏิบัติงาน รวมถึงฟังก์ชันสำหรับการกำหนดค่าระยะไกลของอุปกรณ์ภาคสนาม
อาจมี Active Link Schedulers หลายตัวในเครือข่าย ซึ่งรับประกันความซ้ำซ้อนของฟังก์ชันที่ฝังอยู่ในนั้น ในระบบสมัยใหม่ ฟังก์ชัน LAS สามารถนำไปใช้ในอุปกรณ์เกตเวย์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวแปลงโปรโตคอลสำหรับระบบควบคุมที่สร้างขึ้นบนมาตรฐานอื่นที่ไม่ใช่ Foundation Fieldbus HSE
แหล่งจ่ายไฟฟิลด์บัส
ระบบจ่ายไฟในเครือข่าย H1 มีบทบาทสำคัญ เนื่องจากเพื่อให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลได้ แรงดันไฟฟ้าในสายเคเบิลข้อมูลจะต้องคงไว้ในช่วง 9 ถึง 32 V DC ไม่ว่าอุปกรณ์ภาคสนามจะได้รับพลังงานจากบัสข้อมูลหรือจากแหล่งจ่ายไฟภาคสนาม เครือข่ายก็จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟจากบัส
ดังนั้นวัตถุประสงค์หลักคือเพื่อรักษาพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าที่จำเป็นบนบัสตลอดจนจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย แหล่งจ่ายไฟแบบบัสแตกต่างจากแหล่งจ่ายไฟทั่วไปตรงที่มีความต้านทานวงจรเอาต์พุตที่สอดคล้องกันที่ความถี่ในการส่งข้อมูล หากคุณใช้แหล่งจ่ายไฟ 1 หรือ 12 V โดยตรงเพื่อจ่ายไฟให้กับเครือข่าย H24 สัญญาณจะหายไปและไม่สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลบนบัสได้
แหล่งจ่ายไฟ fieldbus สำรอง FB-PS (ชุดประกอบ 4 ส่วน)
เมื่อพิจารณาถึงความสำคัญของการจัดหาพลังงานบัสที่เชื่อถือได้ การจ่ายไฟสำหรับแต่ละส่วนเครือข่ายจึงสามารถสำรองได้ แหล่งจ่ายไฟ Phoenix Contact FB-PS รองรับเทคโนโลยี Auto Current Balancing ASV ให้โหลดที่สมมาตรระหว่างแหล่งพลังงาน ซึ่งมีผลดีต่อสภาวะอุณหภูมิและนำไปสู่การยืดอายุการใช้งานในที่สุด
โดยทั่วไประบบจ่ายไฟ H1 จะอยู่ในตู้ควบคุม
อุปกรณ์อินเทอร์เฟซ
อุปกรณ์เชื่อมต่อได้รับการออกแบบมาเพื่อเชื่อมต่อกลุ่มอุปกรณ์ภาคสนามเข้ากับบัสข้อมูลหลัก ขึ้นอยู่กับฟังก์ชั่นที่พวกเขาทำ พวกเขาแบ่งออกเป็นสองประเภท: โมดูลการป้องกันส่วน (ตัวป้องกันส่วน) และแผงกั้นสนาม (แผงกั้นสนาม)
อุปกรณ์อินเทอร์เฟซจะปกป้องเครือข่ายจากการลัดวงจรและกระแสเกินในสายขาออกโดยไม่คำนึงถึงประเภท เมื่อเกิดการลัดวงจร อุปกรณ์อินเทอร์เฟซจะบล็อกพอร์ตอินเทอร์เฟซ ป้องกันไม่ให้ไฟฟ้าลัดวงจรแพร่กระจายไปทั่วระบบ และรับประกันการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์เครือข่ายอื่นๆ หลังจากกำจัดการลัดวงจรบนสายแล้ว พอร์ตการสื่อสารที่ถูกบล็อกก่อนหน้านี้จะเริ่มทำงานอีกครั้ง
แผงกั้นสนามยังให้การแยกกระแสไฟฟ้าระหว่างวงจรที่ไม่ปลอดภัยภายในของบัสหลักและวงจรที่ปลอดภัยภายในของอุปกรณ์สนามที่เชื่อมต่อ (สาขา)
ทางกายภาพ อุปกรณ์อินเทอร์เฟซมีสองประเภทเช่นกัน - บล็อกและโมดูลาร์ บล็อกอุปกรณ์อินเทอร์เฟซประเภท FB-12SP พร้อมฟังก์ชันการป้องกันส่วนช่วยให้คุณใช้วงจร IC ที่ปลอดภัยภายในเพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ภาคสนามในโซน 2 และแผงกั้นสนาม ISO ของ FB-12SP ช่วยให้คุณเชื่อมต่ออุปกรณ์ในโซน 1 และ 0 โดยใช้ IA ที่ปลอดภัยภายใน วงจร
ข้อต่อ FB-12SP และ FB-6SP จาก Phoenix Contact
ข้อดีอย่างหนึ่งของอุปกรณ์โมดูลาร์คือความสามารถในการปรับขนาดระบบโดยการเลือกจำนวนช่องสัญญาณที่จำเป็นในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ภาคสนาม นอกจากนี้ อุปกรณ์โมดูลาร์ยังช่วยให้สามารถสร้างโครงสร้างที่ยืดหยุ่นได้ ในตู้กระจายสินค้าตู้เดียว คุณสามารถรวมโมดูลการป้องกันส่วนและแผงกั้นสนามเข้าด้วยกันได้ กล่าวคือ เพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ภาคสนามที่อยู่ในโซนอันตรายจากการระเบิดต่างๆ จากตู้เดียว โดยรวมแล้ว สามารถติดตั้งโมดูล FB-12SP แบบช่องสัญญาณคู่หรือโมดูลกั้น FB-ISO แบบช่องสัญญาณเดียวได้สูงสุด 2 รายการบนบัสเดียว ดังนั้นการเชื่อมต่อจากตู้หนึ่งไปยังอุปกรณ์ภาคสนาม 24 ตัวในโซน 2 หรือเซ็นเซอร์สูงสุด 12 ตัวในโซน 1 หรือ 0.
อุปกรณ์อินเทอร์เฟซสามารถทำงานได้ในช่วงอุณหภูมิที่กว้างและติดตั้งในตู้ป้องกันการระเบิด Ex e, Ex d ที่มีระดับการป้องกันฝุ่นและความชื้นอย่างน้อย IP54 รวมถึงใกล้กับวัตถุควบคุมมากที่สุด
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก
เครือข่ายระดับสนาม H1 สามารถสร้างส่วนที่ยาวมากได้ และสายการสื่อสารสามารถทำงานในที่ที่อาจเกิดไฟกระชากได้ แรงดันไฟฟ้าเกินแบบพัลส์เป็นที่เข้าใจว่าเป็นความต่างศักย์เหนี่ยวนำที่เกิดจากการปล่อยฟ้าผ่าหรือการลัดวงจรในสายเคเบิลใกล้เคียง แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำซึ่งมีขนาดอยู่ในลำดับหลายกิโลโวลต์ทำให้เกิดการไหลของกระแสคายประจุเป็นกิโลแอมแปร์ ปรากฏการณ์ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นภายในเสี้ยววินาที แต่อาจทำให้ส่วนประกอบเครือข่าย H1 ล้มเหลวได้ เพื่อปกป้องอุปกรณ์จากปรากฏการณ์ดังกล่าว จำเป็นต้องใช้ SPD การใช้ SPD แทนหน้าจอป้อนผ่านแบบเดิมรับประกันการทำงานที่เชื่อถือได้และปลอดภัยของระบบในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย
หลักการทำงานของมันขึ้นอยู่กับการใช้วงจรกึ่งลัดวงจรในช่วงนาโนวินาทีสำหรับการไหลของกระแสคายประจุในวงจรที่ใช้องค์ประกอบที่สามารถทนต่อการไหลของกระแสที่มีขนาดดังกล่าว
SPD มีหลายประเภท: ช่องเดียว, สองช่อง, พร้อมปลั๊กแบบถอดเปลี่ยนได้, พร้อมการวินิจฉัยประเภทต่างๆ - ในรูปแบบของไฟกระพริบ, หน้าสัมผัสแบบแห้ง เครื่องมือวินิจฉัยที่ล้ำสมัยจาก Phoenix Contact ช่วยให้คุณสามารถตรวจสอบอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากโดยใช้บริการดิจิทัลบนอีเทอร์เน็ต โรงงานของบริษัทในรัสเซียผลิตอุปกรณ์ที่ได้รับการรับรองให้ใช้ในสภาพแวดล้อมที่อาจเกิดการระเบิด รวมถึงระบบ Foundation Fieldbus
เทอร์มิเนเตอร์บัส
เทอร์มิเนเตอร์ทำหน้าที่สองอย่างในเครือข่าย - แยกกระแสฟิลด์บัสซึ่งเกิดขึ้นจากการปรับสัญญาณและป้องกันไม่ให้สัญญาณสะท้อนจากปลายสายหลัก จึงป้องกันการเกิดเสียงรบกวนและความกระวนกระวายใจ (การกระวนกระวายใจของเฟส ของสัญญาณดิจิตอล) ดังนั้นตัวยุติจึงช่วยให้คุณหลีกเลี่ยงการปรากฏข้อมูลที่ไม่ถูกต้องบนเครือข่ายหรือการสูญเสียข้อมูลโดยสิ้นเชิง
แต่ละส่วนของเครือข่าย H1 ต้องมีตัวยุติสองตัวที่ปลายแต่ละด้านของเซ็กเมนต์ อุปกรณ์จ่ายไฟบัสและตัวเชื่อมต่อ Phoenix Contact ได้รับการติดตั้งเทอร์มิเนเตอร์แบบสลับได้ การมีเทอร์มิเนเตอร์เพิ่มเติมในเครือข่าย เช่น เนื่องจากข้อผิดพลาด จะช่วยลดระดับสัญญาณในสายอินเทอร์เฟซได้อย่างมาก
การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างส่วนต่างๆ
การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ภาคสนามไม่ได้จำกัดอยู่เพียงส่วนเดียว แต่เป็นไปได้ระหว่างส่วนต่างๆ ของเครือข่าย ซึ่งสามารถเชื่อมต่อผ่านตัวควบคุมหรือเครือข่ายองค์กรที่ใช้อีเทอร์เน็ต ในกรณีนี้ สามารถใช้โปรโตคอล Foundation Fieldbus HSE หรือโปรโตคอลที่ได้รับความนิยมมากกว่า เช่น Modbus TCP ได้
เมื่อสร้างเครือข่าย HSE จะใช้สวิตช์ระดับอุตสาหกรรม โปรโตคอลอนุญาตให้มีการสำรองข้อมูลวงแหวน ในกรณีนี้ ควรจำไว้ว่าในโทโพโลยีแบบวงแหวน สวิตช์ต้องใช้หนึ่งในโปรโตคอลสำรอง (RSTP, MRP หรือ Extended Ring Redundancy) ขึ้นอยู่กับขนาดและเวลาในการบรรจบกันของเครือข่ายที่ต้องการเมื่อช่องทางการสื่อสารเสียหาย
การรวมระบบที่ใช้ HSE เข้ากับระบบของบุคคลที่สามสามารถทำได้โดยใช้เทคโนโลยี OPC
วิธีการป้องกันการระเบิด
ในการสร้างระบบป้องกันการระเบิด การแนะนำเฉพาะคุณลักษณะการป้องกันการระเบิดของอุปกรณ์และการเลือกตำแหน่งที่ถูกต้องบนไซต์งานนั้นไม่เพียงพอ ภายในระบบ อุปกรณ์แต่ละชิ้นไม่ได้ทำงานด้วยตัวเอง แต่ทำงานภายในเครือข่ายเดียว ในเครือข่าย Foundation Fieldbus H1 การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ที่อยู่ในพื้นที่อันตรายต่างๆ ไม่เพียงเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนข้อมูลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าด้วย ปริมาณพลังงานที่ยอมรับได้ในโซนหนึ่งอาจไม่ยอมรับในอีกโซนหนึ่ง ดังนั้น เพื่อประเมินความปลอดภัยจากการระเบิดของเครือข่ายภาคสนามและเลือกวิธีการที่เหมาะสมที่สุดเพื่อให้มั่นใจ จึงมีการใช้แนวทางที่เป็นระบบ ในบรรดาวิธีการเหล่านี้ วิธีการรับรองความปลอดภัยจากภายในเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด
เมื่อพูดถึงฟิลด์บัส ปัจจุบันมีหลายวิธีในการบรรลุความปลอดภัยจากภายใน: วิธีกั้น IS แบบดั้งเดิม แนวคิด FISCO และเทคโนโลยี High Power Trunk (HPT)
ประการแรกอิงจากการใช้สิ่งกีดขวาง IS และใช้แนวคิดที่ได้รับการพิสูจน์แล้วซึ่งใช้ในระบบควบคุมที่ใช้สัญญาณอะนาล็อก 4-20 mA วิธีนี้ง่ายและเชื่อถือได้ แต่จำกัดการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ภาคสนามในเขตอันตราย 0 และ 1 ถึง 80 mA ในกรณีนี้ตามการคาดการณ์ในแง่ดี คุณสามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ภาคสนามได้ไม่เกิน 4 เครื่องต่อเซ็กเมนต์โดยสิ้นเปลือง 20 mA แต่ในทางปฏิบัติไม่เกิน 2 ในกรณีนี้ ระบบจะสูญเสียข้อดีทั้งหมดที่มีอยู่ ใน Foundation Fieldbus และนำไปสู่โทโพโลยีแบบจุดต่อจุดจริง ๆ เมื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ภาคสนามจำนวนมาก ระบบจะต้องแบ่งออกเป็นหลายส่วน วิธีนี้ยังจำกัดความยาวของสายเคเบิลหลักและกิ่งก้านอย่างมาก
แนวคิด FISCO ได้รับการพัฒนาโดย "สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติของเยอรมนี" และต่อมาได้รวมอยู่ในมาตรฐาน IEC และใน GOST เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยที่แท้จริงของเครือข่ายภาคสนาม แนวคิดนี้เกี่ยวข้องกับการใช้ส่วนประกอบที่ตรงตามข้อจำกัดบางประการ ข้อจำกัดที่คล้ายกันกำหนดไว้สำหรับแหล่งจ่ายไฟในแง่ของกำลังไฟฟ้าด้านเอาท์พุต สำหรับอุปกรณ์ภาคสนามในแง่ของการใช้พลังงานและการเหนี่ยวนำ สำหรับสายเคเบิลในแง่ของความต้านทาน ความจุไฟฟ้า และความเหนี่ยวนำ ข้อ จำกัด ดังกล่าวเกิดจากการที่องค์ประกอบ capacitive และอุปนัยสามารถสะสมพลังงานซึ่งในโหมดฉุกเฉินในกรณีที่องค์ประกอบใด ๆ ของระบบได้รับความเสียหายสามารถถูกปล่อยออกมาและทำให้เกิดประกายไฟได้ นอกจากนี้ แนวคิดนี้ห้ามมิให้ใช้ความซ้ำซ้อนในระบบพลังงานบัส
FISCO ให้กระแสไฟที่สูงกว่าสำหรับการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ในพื้นที่อันตรายเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีกั้นสนาม มีวางจำหน่ายที่นี่ที่ 115 mA ซึ่งสามารถจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ 4-5 เครื่องในกลุ่มนี้ อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อจำกัดเกี่ยวกับความยาวของสายเคเบิลหลักและกิ่งก้านด้วย
ปัจจุบันเทคโนโลยี High Power Trunk เป็นเทคโนโลยีความปลอดภัยภายในที่พบมากที่สุดในเครือข่าย Foundation Fieldbus เนื่องจากไม่มีข้อเสียเหมือนกับในเครือข่ายที่มีการป้องกันสิ่งกีดขวางหรือเครือข่าย FISCO ด้วยการใช้ HPT คุณสามารถบรรลุขีดจำกัดของอุปกรณ์ภาคสนามในส่วนของเครือข่ายได้
เทคโนโลยีนี้ไม่จำกัดพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของเครือข่ายเมื่อไม่จำเป็น เช่น บนสายสื่อสารหลัก ซึ่งไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาและเปลี่ยนอุปกรณ์ ในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ภาคสนามที่อยู่ในโซนระเบิด จะใช้อุปกรณ์อินเทอร์เฟซที่มีฟังก์ชันการทำงานของสิ่งกีดขวางสนาม ซึ่งจะจำกัดพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของเครือข่ายสำหรับการจ่ายไฟให้กับเซ็นเซอร์ และตั้งอยู่ติดกับวัตถุควบคุมโดยตรง ในกรณีนี้ จะใช้ประเภทของการป้องกันการระเบิด Ex e (การป้องกันที่เพิ่มขึ้น) ทั่วทั้งส่วนงาน
ที่มา: will.com