curso foundation fieldbus

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  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    1/100

    Foundat ionTMf ieldbus paraingen iera y proyecto s

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    2/100

    P.I.C ITEGRACION DE

    SISTEMAS DE CONTROL

    REDES INDUSTRIALES

    METODO DE CALIFICACION K1

    EXAMEN 40%

    TALLER 60%

    ING. JAVIER VILLALBA

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

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    Objet ivo Proporcionar los elementos

    bsicos al personal deingeniera y proyectos para lageneracin deespecificaciones consistentespara dispositivos de campobajo tecnologa FoundationTMfieldbus

    Proporcionar al usuario loselementos bsicos paragenerar bases de usuarioconsistentes con las

    capacidades de losdispositivos actuales en elmercado

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    4/100

    PT

    LT

    LT

    PT

    FT

    Procesamiento de datosClculos

    ControlDiagnsticos

    OperacinMantenimientoDiagnsticosConfiguracin

    Foundation fieldbus H1

    Concepto

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

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    Plataforma de Automatizacin ?

    FoundationTMfieldbus

    FoundationTMfieldbus es una plataforma de automatizacin y

    control que utiliza un protocolo de comunicacin digital

    Protocolo de comunicacin ?

    Ques?

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

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    La Fieldbus Foundationes una organizacin no lucrativa e integrada por

    los principales fabricantes de instrumentos en el mundo.

    Cuenta con laboratoriospropios y personal calificado para certificarequipos as como para desarrollar su tecnologa.

    Cuenta con el apoyode organizaciones tales como ISA, OSI e ISO

    La tecnologa FoundationTM

    fieldbusha sido LIBERADAy actualmenteexisten dispositivos y sistemas operando en todo el mundo.

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

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    FoundationTMfieldbusno es solo un protocolo de comunicacin, es unaplataforma de automatizacin, que usa un protocolo de comunicacin.

    Bloques de funcin

    Topologas

    Comunicacin

    Componentes

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

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    FoundationTM fieldbuses un sistema descentralizado con capacidadde procesamiento en campo

    PID

    AO

    AI

    INT

    Bus de comunicacin

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

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    Capacidades de Foundat ionTMf ieldbus Comunicacin digital entre dispositivos

    geogrficamente distribuidos

    Procesamiento en campo de seales.

    Control

    On-Off

    Regulatorio PID

    Regulatorio avanzado de 1er nivel

    Cascada Feed Forward

    Override

    Relacin

    Batch secuencial

    Diagnsticos

    Comunicacin Dispositivo

    Proceso

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

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    FoundationTM fieldbusutiliza como medio fsico de transportacin unpar trenzado que interconecta los dispositivos en campo, suministrandola energa para su funcionamiento y comunicacin.

    FoundationTM fieldbuspermite la interoperabilidad entre diferentesfabricantes en una forma transparente por diseo.

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    11/100

    La tecnologa FoundationTMFieldbuses el resultado de la evolucin de varios

    sistemas de control y la incorporacin de microprocesadores en los instrumentosde campo.

    FCS=Field Control System

    PIDDDC

    PID

    DCS

    PID

    PID

    FCS

    PID

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    12/100

    Visin limitada

    Comunicacin limitada a componentes del sistema de

    control.

    Incompatibilidad de protocolos al incorporar

    dispositivos de campo de otras marcas.

    Posible interrupcin de transmisin de seal en modo decomunicacin

    Disturbio en la seal de transmisin

    DCS

    Falla

    Falla 4-20mA

    Protocolo Propietario

    Inicio comunicacin digital

    Fin comunicacin digital

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    13/100

    4-20

    mA

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    14/100

    Mayor Vision

    Capacidad de obtener diagnsticos bsicos y

    avanzados en lnea.

    Comunicacin transparente.

    Fieldbus

    FallaFalla

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    15/100

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    16/100

    Dispositivo de EnlaceLinking Device

    Estruc tura general sis tema FF Dos niveles de comunicacin:

    H1: 31.25 Kbps HSE: 100 Mbps Ethernet de Alta Velocidad

    H1

    HSE Area Segura

    rea Clasificada

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    17/100

    Nivel H1 Velocidad: 31.25 Kbps

    12 a 16 dispositivos en segmento, segn consumo de dispositivos

    Alimentacin 9~ 32VCD (24 VCD Comnmente)

    Distancia mxima de 1,900 metros

    Respaldo de maestro de comunicacin

    Ejecucin de bloques de funcin Diagnsticos

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    18/100

    Nivel HSE Velocidad: 100 Mbps Red Ethernet

    Medios: Soportados por plataforma Ethernet:

    Cable

    Fibra ptica

    WiFi

    Radio Ethernet

    Enlace con dispositivos en cuarto de control

    Ejecucin de bloques de funcin

    Diagnsticos

    Dispositivos en desarrollo, disponibilidad limitada

    http://www.compusa.com/products/product_info.asp?product_code=311221&pfp=BROWSEhttp://www.compusa.com/products/product_info.asp?product_code=273755&pfp=BROWSE
  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    19/100

    Interfaces de enlace Linking Device Interfase propietaria

    Proporciona enlace entre dispositivos H1 y sistema central HOST usando un protocolo de comunicacin propietario.

    Interfase HOST

    Proporciona enlace entre dispositivos H1 y CPU o controlador central

    Interfase Gateway

    Proporciona enlace entre dispositivos H1 y sistema central HOST usando un protocolo de comunicacin homologado o abierto.

    Interfase Bridge

    Sincronizacin de datos en canales H1 y HSE

    H1

    PropietariaEj:ControNet

    PLC/DCS

    H1

    DCS/AVANZADO

    Interfase HOSTEj:DeltaV

    H1

    Interfase Bridge

    y GatewayEj:3420

    MODBUS RS-485MODBUS TCP/IPFF HSE

    BridgeGateway

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    20/100

    Componentes de un canal H1 Fuente poder

    Acondicionador de fuente Cable

    Terminadores de canal

    Acopladores de segmento

    Dispositivos

    Power

    Supply100 Ohms 1uF

    PowerConditioner

    TerminadorCanal

    TerminadorCanal

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    21/100

    Topo logas soportadas en fieldbus

    TPFPS T

    S1S2

    S3

    Sn

    T1

    T TT1

    S1 S2 S3 SnPFPS

    T1 - TRUNKS1- SPUR

    T1+S1+S2+ . Sn

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    22/100

    Combinacin de topo logas

    T TT1

    S1 S3 SnPCPS

    S23

    S22

    S2

    S21

    T1+S1+S2+ S21+S22+S23.+ Sn

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    23/100

    Nuevo concepto de I/Os

    4-20mA + Hbridos Fieldbus H1

    Procesador

    Central (CPU)

    DODIAOAI

    Una tarjetadiferente por cadatipo de seal

    DODIAOAI

    Interfase H1

    Una tarjeta paratodos los tipos deseal

    Procesador

    Avanzado

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    24/100

    Mtodo tradicional I/Os

    Tipo Total

    AI 128

    AO 60

    DI 250

    DO 150

    AI-LL 200

    Tipo

    Tarjeta

    Capacidad Total Tarjetas

    Cap / TotAI 8 16

    AO 8 8

    DI 16 16

    DO 16 10

    AI-LL 16 13

    TotalTarjetas

    63

    TotalTarjetas

    CapacidadRack

    TotalRacks

    CapacidadGabinete

    I/Os

    TotalGabinetes

    I/Os

    63 12 6 4 2

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    25/100

    Mtodo Fieldbus I/Os

    Tipo Total

    Xmtr 128

    Vlvula 60

    D-LOG 38

    D-LL 25

    Total 251

    AI

    AO

    DI

    DORequiere dispositivoConvertidor a Fieldbus

    Cuenta comoun dispositivo

    8 DI 4 DO

    Tipo Total Capacidad TotalDispositivos

    DI 250 8 32

    DO 150 4 38

    AI-LL 200 8 25

    Contabilizarcantidad

    dispositivos

    251/16=16

    Capacidad del

    Canal H1

    Canales H1requeridos

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    26/100

    Mtodo Fieldbus I/Os

    Tipo Total Capacidad Total

    DispositivosDI 250 8 32

    DO 150 4 38

    AI-LL 200 8 25

    Tipo Total

    Xmtr 128

    Vlvula 60

    D-LOG 38

    D-LL 25

    Total 251 251/16=16

    Capacidad del

    Canal H1

    Canales H1requeridos

    Total

    H1

    Capacidad

    Interfase

    Total

    Interfases16 4 4

    1

    2

    3

    4

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    27/100

    La mejor arquitecturaes el de mezclar transmisores con vlvulas en un mismo

    canal de esta forma se evita el uso de transferir seales entre canales.

    Canal 1 Canal 2

    Canal 1

    Distr ibucin en canales H1

    Mejor Prctica

    Tiempo adicional perdido entransferencia de datos

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    28/100

    Comun icacin H1 Codificacin basado en cdigo Manchester

    Seguridad adicional para estructuracin de datos Combinacin compleja para formacin de 1 y 0

    Sincronizacin en tiempo real1 Bit Time

    1

    1

    111

    1

    1 11

    00

    0000

    0N+N+

    N+N+

    N-N-

    N-N-

    Clock

    Start

    Delimiter

    End

    Delimiter

    Preamble

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    29/100

    Comun icacin H1 Publ icador/Suscr ipto r

    Acceso al canal vaToken (Turno) Solo un dispositivo

    accesa al canal

    El L.A.S. administra el

    acceso al canal Dispositivo en turno

    publica

    Dispositivos pasivos sesuscriben para obtener eldato requerido

    L.A.S.Administrador del Token

    Consumidor deInformacin

    Productor deInformacin

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    30/100

    Comun icacin H1transferenc ia de datos Transferencia de datos a travs del canal

    AI

    PID

    AO

    Canal H1

    OUT

    FBK

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    31/100

    Conexin Interna

    Conexin Externa

    PID

    AO

    AI

    INT

    Comun icacin H1conexin vir tual La conexin virtual entre bloques residentes en un mismo dispositivo es

    llamada LOCAL (Link Local)

    La conexin local no consumen tiempo de acceso al canal

    La conexin virtual entre bloques residentes en diferentes dispositivos esllamada EXTERNA (Link Externo)

    La conexin externa consume tiempo de acceso al canal

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    32/100

    La comunicacinentre dispositivos de un canal H1 se realiza en forma digital

    nicamente, el acceso al canal es determinado por un MAESTRO o L.A.S. (LinkActive Scheduler) en forma de Token passing.

    Un dispositivo es el MAESTRO (L.A.S) que administra el acceso al canal.

    MaestroL.A.S.

    FT-200 FCV-200 PCV-301 TT-203 PT-205

    Comun icacin H1 - adm inistracin

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    33/100

    Maestro

    L.A.S.

    FT-200 FCV-200 PCV-301 TT-203 PT-205

    Eventualmenteel MAESTRO puede fallar o ser desactivado para mantenimiento,

    en este caso otro dispositivo del canal tomar el control y se convertir enMAESTRO.

    La funcin L.A.S. es respaldada por otro dispositivo con capacidad L.A.S.

    Los dispositivos BASICOS no tienen capacidad L.A.S.

    LAS

    Existen dos tipos dedispositivos Fieldbus:

    - Bsicos

    - L.A.S.

    La clase es definida por elfabricante y es opcional

    Comun icacin H1Respaldo en L .A .S.

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    34/100

    ComunicacinRecu rsos VCR

    Los dispositivos fieldbus requieren de canales de

    comunicacin virtuales para transferencia de datos Virtual Communication Relationship

    VCR-1

    VCR-2

    VCR-3

    VCR-n

    VCR-1

    VCR-2

    VCR-3

    VCR-n

    AI OUT PID

    PID

    L ink

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    35/100

    ComunicacinRecursos L ink

    Los dispositivos con capacidad L.A.S. (Link Master) para

    respaldo de L.A.S. primario, soportan una cantidaddeterminada de Links

    VCR-1

    VCR-2

    VCR-3

    VCR-n

    VCR-1

    VCR-2

    VCR-3

    VCR-n

    AI OUT PID

    PID

    L ink

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    36/100

    Procesamiento de datos - Bloques de funcin

    FI345

    IN OUT

    # 1

    El procesamiento de datos en fieldbus es mediante bloques de funcin

    Cuentan con entradas y salidas virtuales Los bloques se unen mediante enlaces Links

    Los datos cuentan con Status

    Los bloques son definidos por la Fieldbus Foundation

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    37/100

    Bloques de Funciones

    Existen varios tipos de bloques de funciones, estos son incorporados en los dispositivos en formaestratgica.

    Los bloques de funciones son normalizados por la Fieldbus Foundation excepto aquellos del tipoTRANSDUCER (Transductor), debido a la gran variedad de elementos sensores y principios demedicin.

    AI

    PID

    ARTH

    ISS

    INTG

    CHAR

    AO

    PID

    ISS

    CHAR

    Procesamiento de datos - Distr ibuc in

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    38/100

    Procesamiento en Campo

    Comunmente los dispositivosFieldbus han sido promovidos haciendo nfasis ensu capacidad de control principalmente Control en campo, si bien es una de las

    capacidades no es realmente su mayor aportacion.

    Existen aplicacionesen donde los dispositivos Fieldbus pueden realizar funcionescomplejas e igual de importantes;

    - Diagnsticos avanzadosen dispositivo y proceso- Compensacin de flujo- Integracin- Seleccin de variables- Calculo de masa y Nivel HTG

    Density

    Volume

    Level

    Mass

    Procesamiento de datos - Flexib i l idad

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    39/100

    Diagnostic Transducer

    Analog Input

    SignalCharacterize

    Input SignalSelectorP I D

    PIDControl

    Integrator

    =[(a+b) zy]

    ArithmeticalBlock

    Diagnostic Transducer

    Integrator

    Arithmetical

    Signal Characterizer

    PID Control

    Input Signal Selector

    Analog Input

    Impulse Plugged Line

    Statistical Process

    Splitter

    Control Selector

    Es mas que un

    controlador en

    campo

    Statistical ProcessMonitoring

    Impulse Plugged Line

    Splitter

    Control Selector

    Procesamiento de datos - Diversidad

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    40/100

    HTG

    Hydrostatic Tank Gauging

    (PBottom

    PTop

    ) X Area

    PBottom

    PMiddle

    HBM

    Mass

    Density

    PBottom

    PTop

    + HB

    Density

    Density =

    Volume =

    Level =

    Mass =

    Nivel

    ARTH

    Densidad

    ARTH

    Volumen

    ARTH

    MASA

    ARTH

    PB

    PM

    PT

    AIPB AIPM AIPT

    ARTDens

    HBM

    ARTNivel

    HB

    ARTMasa

    ARTVolumen

    Area

    Calcular el volumen y masa enforma dinamica

    Procesam iento de datos - Clcu los

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    41/100

    Es la capacidad de los equipos o dispositivos paraintercambiar informacin entre s y realizar funciones enconjunto sin degradacin de la informacin bajo un mismoambiente.

    Interoperabilidad

    sm r

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    42/100

    Interoperabi l idad La interoperabilidad entre

    dispositivos radica en susoftware mas que en suhardware

    Los dispositivos tienencapacidades diferentessegn:

    Fabricante Tipo de instrumento

    Los DDs son CRITICOSpara obtenerinteroperabilidad

    Los HOST de interfase ysoftware de programacintambin son CRITICOS paraobtener interoperabilidad

    No soporta bloques:-Aritmetico

    -Splitter

    ARTH

    SPLIT

    AI

    PIDDisponibles

    enDispositivo

    noen HOST

    http://www1.us.dell.com/content/products/compare.aspx/optix?c=us&cs=04&l=en&s=bsd
  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    43/100

    Certificacion

    La Organizacion Fieldbus Foundation realiza pruebas rigurosas para otorgar elregistro de los dispositivos que ostentan el logotipo de cumplimiento.

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    44/100

    Son los archivos que especifican las caractersticas de cadauno de los dispositivos y sus capacidades.

    Los archivos DDs indicados por la FieldbusTMFoundation son

    tres;

    xxxx.sym

    xxxx.ffo

    xxxx.cff

    Device Desc r iptorswww.fieldbus.org

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    45/100

    Device Desc r ipto rs DescargaArchivos DDs disponible en linea sin cargo

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    46/100

    Device Descr ipto rs - Funcin Proveen informacin de las capacidades del dispositivo al programa de configuracin.

    Similar a los Drivers para computadoras

    Sistema Operativo Windows XP

    Drivers de Impresora xxx_HPPara Windows XP

    ImpresoraLaserJet xxx_HP

    Fabricante HP

    Modelo: LaserJet xxx_HP50 Paginas por minutoResolucion: 1280 x 1280Escala gris: 900 x 900

    http://h10010.www1.hp.com/wwpc/us/en/sm/WF25a/18972-236251-236268-15077-f51-501044.htmlhttp://www1.us.dell.com/content/products/compare.aspx/optix?c=us&cs=04&l=en&s=bsd
  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    47/100

    Device Descr ipto rs - Funcin Proveen informacin de las capacidades del dispositivo al programa de configuracin.

    Similar a los Drivers para computadoras

    Fabricante: RosemountModelo: 3051CBloques Instanciables: Si

    Bloques soportados:AIPIDARTHISELOSELSPLITINTEGCHAR

    http://www1.us.dell.com/content/products/compare.aspx/optix?c=us&cs=04&l=en&s=bsd
  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    48/100

    Cada fabricante cuenta con un cdigo

    Cada dispositivo cuenta con una claveUn dispositivo puede tener varias revisiones de software

    Cdigo fabricante

    001151 {Rosemount}

    00302 {smar}

    48574C {Honeywell}

    464C4F {Flowserve}005100 {Fisher}

    594543 {Yokogawa}

    000310 Micromotion

    524419 Rosemount Analytical

    Clave dispositivo

    3051 = 3051 Xmtr

    3244 = 3244 MV

    8742 = 8742 Mag

    8800 = 8800 VortexRevisin software

    0101.sym

    0101.ffo

    0101.cff

    0201.sym

    0201.ffo

    0201.cff

    Device Desc r iptors - Revisiones

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    49/100

    Device Desc rip tors - Evo luc in

    Los dispositivos evolucionan con el tiempo

    Incorporan nuevas funciones y capacidades

    1998 2001 2005

    Rev. 30101.sym0101.ffo0101.CffBloques fijos

    Rev. 40201.sym0201.ffo0201.CffDiagnosticos

    Rev. 50301.sym0301.ffo0301.CffBloques InstanciablesNuevos Bloques

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    50/100

    Device Descrip tors - Versin

    Los dispositivos requieren de DDs correspondientes a su

    revision.

    Rev. 30101.sym0101.ffo0101.CffBloques fijos

    REV 5

    Rev. 50301.sym

    0301.ffo0301.CffBloquesInstanciablesNuevosBloques

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    51/100

    Arqu i tectu ra general

    Terminadorde canal

    ConectorSpur

    Cable Fieldbus18 AWG Tipo A

    par trenzado

    TerminadorDe canal

    Fuente poder yacondicionador

    de canal

    Dispositivos Fieldbus

    http://www.compusa.com/products/product_info.asp?product_code=273755&pfp=BROWSE
  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    52/100

    Dos Clases de rea c las if icada

    FISCO clasifica dos reas

    Cada rea cuenta con energa limitada

    Dependiendo de la energa disponible es la cantidad dedispositivos en el segmento

    Fuente: Appication Note AN-9026 MTL

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    53/100

    Arqu i tectu ra generalFISCO Gpo A ,B

    Terminadorde canal

    ConectorSpur

    Fuente poder24 VCD

    TerminadorDe canal

    Fuente PoderFISCO y Aislador

    de canal

    Cable 18 AWG110 mA Max

    SegmentosH1

    12.0 VCD

    110 mA

    http://www.compusa.com/products/product_info.asp?product_code=273755&pfp=BROWSE
  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    54/100

    Arqu i tectu ra generalFISCO Gpo C

    Terminadorde canal

    ConectorSpur

    Fuente poder24 VCD

    Fuente PoderFISCO y Aislador de

    canal

    SegmentosH1

    Terminadorde

    Canal

    12.8 VCD

    250 mA

    http://www.compusa.com/products/product_info.asp?product_code=273755&pfp=BROWSE
  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    55/100

    Defin ic iones y Abreviaciones

    FoundationTMfieldbus

    Bus de comunicacindigital bidireccional

    IEC-61158

    H1

    Nivel de comunicacin develocidad moderada

    31.25 Kbps

    IEC-61158-2

    Par trenzado 18 AWG

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    56/100

    Defin ic iones y Abreviaciones

    Dispositivo Bsico

    Sin capacidad deadministrar el canal H1

    Canal H1

    Agrupacin dedispositivos enlazadospor un par trenzadosegn IEC-61158-2

    NO

    L.A.S.

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    57/100

    Defin ic iones y Abreviaciones

    Segmento H1

    Porcin de un canal H1

    Troncal (Trunk)

    Cable principal que une a

    los dispositivos en uncanal

    Ramal (Spur)

    Derivacin que une unovarios dispositivos alcanal troncal

    Segmento 1de Canal 1

    Segmento 2de Canal 1

    Segmento 3de Canal 1

    Ramal o Spur

    Troncal

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    58/100

    Defin ic iones y Abreviaciones

    FoundationTMfieldbus es Determinstico, porque es para

    control de procesos

    AI

    PID

    AO

    Canal H1

    OUT

    FBK

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    59/100

    Defin ic iones y Abreviaciones DD o Device Descriptor

    Archivos electrnicos que describen las capacidades del dispositivo,residentes en software de programacin.

    Disponibles en www.fieldbus.org

    Fieldbus

    Bus de comunicacin digital en campo

    FF

    FoundationTMfieldbus segn IEC-61158

    FISCO

    Fieldbus Intrinsically Safe COncept

    Concepto para seguridad intrnseca para canales fieldbus

    http://www.fieldbus.org/http://www.fieldbus.org/
  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    60/100

    Defin ic iones y Abreviaciones H1

    Termino usado para describir una red fieldbus de velocidad moderada.31.25 Kbps

    Dispositivo H1

    Dispositivo que se conecta a una red fieldbus H1 directamente

    Repetidor H1 Dispositivo activo usado para interconectar segmentos H1 aumentando

    la distancia, la cantidad mxima de repetidores es de 4 en un canal.1,900 +( 4 x 1900 Mts) = 9,500 Mts.

    Prueba de Interoperabilidad ITK (Interoperable Test Kit)

    Protocolo de pruebas realizado por la fieldbus Foundation para otorgarel registro de aceptacin, es una prueba on/off

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    61/100

    PV

    SetPoint

    Defin ic iones y Abreviaciones VCR Recurso de Comunicacin Virtual

    Conexin virtual que permite el intercambio de datos entre dispositivos

    3 tipos de VCRs estan disponibles en los dispositivos

    Cliente/Servidor (Publisher/Suscriber)

    Distribucin de reportes (Buffer)

    Productor/Consumidor (Producer/Consumer)

    Alarma

    FI345

    IN OUT

    # 1

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    62/100

    Diseo de segmento s y consid eraciones

    Los canales H1 soportan varias topologas y sus

    combinaciones Topologa BUS

    Topologa ARBOL

    Topologa Cadena

    Fuente: Wiring guide Relcom Inc.

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    63/100

    Diseo de segmento s y consid eraciones

    Topologa BUS con Spurs

    Efectiva en plantas nuevas

    Ahorro efectivo de cable

    Fcil instalacin y montaje

    Fuente: Engieering Guide FF

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    64/100

    Diseo de segmento s y consid eraciones Topologa rbol

    Efectiva en plantas nuevas con dispositivos concentrados en una area Ahorro efectivo de cable

    Fcil instalacin y montaje

    Efectiva en plantas existentes (Revamps)

    Aprovechamiento de cables cajas de pasoexistentes

    Fuente: Engieering Guide FF

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    65/100

    Diseo de segmento s y consid eraciones

    Topologa Cadena Daisy Chain

    No recomendable para instalaciones industriales

    La interrupcin de un dispositivo afecta al resto

    Fuente: Engieering Guide FF

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    66/100

    Diseo de segmento s y consid eraciones

    Cable

    Para instalaciones nuevas se debe preferir cable par trenzadocon pantalla e hilo de dren, para obtener mejor inmunidad ainterferencia electromagntica.

    Fuente: Engieering Guide FF

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    67/100

    Diseo de segmento s y consid eraciones Tipo de cable

    Diferentes tipos de cable estan disponible en el mercado Tipo Aes indicado para instalaciones en campo

    Conduit

    Bandejas

    Tipo Bes indicado para instalaciones en gabinetes en cuarto de control

    Fuente: Engieering Guide FF

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    68/100

    Diseo de segmento s y consid eraciones

    Distancia del canal

    La mxima distancia del canal es de 1,900 Metros

    El uso de repetidores aumentan la distancia

    Hasta 4 repetidores en un canal

    Fuente: Engieering Guide FF

    Powersupply

    1900 Mts 1900 Mts

    Distancia Total = Longitud del Troncal + todos los ramales

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    69/100

    Diseo de segmento s y consid eraciones

    Estimacin de longitud del canal (Topologa BUS)

    Longitud del troncal

    Longitud de los ramales

    Fuente: Engieering Guide FF

    Distancia Total = 800+10+5+30+8 = 853 Mts

    T TT1= 800

    S1=10 S2=5 S3= 30 S4=8PFPS

    BUS

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    70/100

    Diseo de segmento s y consid eraciones

    Estimacin de longitud del canal (Topologa rbol)

    Longitud del troncal

    Longitud de los ramales

    Fuente: Engieering Guide FF

    Distancia Total = 700+6+12+4+6+5+9+7 = 749 Mts

    T TT700

    S1=6 S3=4 S4=6

    PCPS

    S2.3=7

    S2.2=9

    S2=12

    S2.1=5

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    71/100

    Diseo de segmento s y consid eraciones

    Estructuracin de canales H1

    Uso de conectores fieldbus H1 son altamente recomendados Reduccin de fallas

    Fcil mantenimiento

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    72/100

    Short

    Circuit

    Proteccion contra corto circuito

    Diseo de segmentos y cons ideraciones

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    73/100

    Diseo de segmento s y consid eraciones

    Identificacin de segmentos

    Canal Dispositivos conectados

    Indicador de BUS energizado

    Proteccin contra corto circuito

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    74/100

    Diseo de segmento s y consid eraciones Tierras

    Fieldbus H1 usa un sistema de tierras desbalanceado

    Un solo punto de aterrizaje Los dispositivos no van aterrizados en campo

    Solo aplica para aquellos que requieren de tierra fsica expresamente requerida

    Magnticos

    Msico (Coriolis)

    I

    Cables de seal no debe ser aterrizado!

    Un Solo

    punto!

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    75/100

    Diseo de segmento s y consid eraciones

    Malla

    Debe quedar aislada

    Si

    NO

    Diseo de segmento s y consid eraciones

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    76/100

    T TT1

    S1 S2 S3 SnPFPS

    Normal

    TT1

    S1 S2 S3 SnPFPS ?

    One terminator missing

    T TT1

    S1 S2 S3 SnPFPS

    Too many terminators

    T T

    Diseo de segmento s y consid eracionesComun icacin bajo condic iones anormales

    Diseo de segmento s y consid eraciones

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    77/100

    T TT1

    S1 S2 S3 SnPFPS

    Long spurs (240 m)

    T TT1

    S1 S2 S3 SnPFPS

    Long Trunk (4000 m)

    seo de seg e os y co s de ac o esComun icacin bajo condic iones anormales

    Wave Form at GP1 - Terminator at Spur

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    78/100

    Wave Form at GP1 Terminator at Spur

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    79/100

    Per f i l tp ico de seal anormal

    Misma ins talac in despus de arreg lar el

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    80/100

    problema

    Clases de Disposi t ivos Foundat ionTM

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    81/100

    pFieldbus segn fu nc in

    Dispositivos para:

    Medicin

    Continua

    Discreta

    Elemento final de control

    Modulante

    Discreto

    Indicacin

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    82/100

    Dispo si t ivos de medic in

    Variables continuas

    Presin

    Temperatura

    Flujo

    Nivel

    Analtica (pH, O2, Conductividad, ORP)

    Otros

    Diseados para proporcionar una o mas variables deproceso

    PVFlujo

    MasaVolumen

    PT

    Densidad

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    83/100

    Dispo si t ivos de medic in

    Variables discretas

    On/Off

    Verdadero/Falso

    Abierto/Cerrado

    Diseados para proporcional una o mas variables

    Solo dos posibles valores (0,1)

    Interruptores

    Slectoras

    Botoneras de arranque y paro

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    84/100

    Disposi t ivos Elementos Finales de Con trol

    Elementos modulantes

    Posicionador Vlvula deslizante

    Vlvula rotativa

    Requerido para lazos de control avanzado, provee

    retroalimentacin de su posicin. Convertidor neumtico

    Salida 3-15 Psig (0-30 Psig)

    Recomendado como accesorio de posicionadores neumticosexistentes.

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    85/100

    Disposi t ivos Elementos Finales de Con trol

    Elementos discretos

    Posicionador de vuelta

    Electro-neumtico

    Elctrico

    Convertidor lgico

    Contacto seco

    Contacto tipo relevador

    Dispo si t ivos de campo y requerimientos

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    86/100

    bsicos

    Desempeo

    Funcionalidad Consumo energa

    Recursos de comunicacin

    Diagnsticos

    Instanciabilidad

    Actualizacin de firmware

    Soporte de mtodos

    L.A.S.

    Polaridad

    Foundation fieldbusComunicacionFuncionalidadDiagnosticosVelocidad de procesamientoConsumo energia

    ExactitudEstabilidadRepeteabilidadVelocidad sensorResistencia

    Dispo si t ivos de campo y requerimientos

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    87/100

    bsicos

    Clasificar tres grupos

    Monitoreo Control

    Seguridad (No S.I.S.)

    Dispositivos de medicin deben contar con capacidad L.A.S. comoestndar

    Respaldo de L.A.S. en canal.

    Polaridad

    Dispositivos con insensibilidad a la polaridad sern preferidos parareducir riesgos de fallas por conexin invertida.

    Dispositivos con proteccin a polaridad invertida sern preferidossobre los que no cuenten con proteccin alguna

    Montaje directo Eliminacin de tomas de impulso cuando el proceso lo permita y

    exista elemento primario de medicin auto soportado.

    Dispo si t ivos de campo y requerimientos

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    88/100

    bsicos Dispositivos de control

    Control Nivel dp

    Exactitud: 0.025 % Span calibrado

    Estabilidad: 5 a 10 Aos

    Indicador Local configurable 3 variables mnimo (Pv, Sp,Mv)

    Bloques de funcin mnimos:

    AI mejorado con salida OU_D de alarma

    CHAR, Caracterizador

    OSEL, Selector salida

    SPLITTER, Rango dividido

    ARTH, Aritmtico general

    PID, Control regulatorio

    Preferir PID con auto sintona DISPLAY_Transducer

    No existe bloque de funcin para el indicador del dispositivo (DISPLAY)fabricantes pueden ofrecer Bloque transductor)

    Dispo si t ivos de campo y requerimientos

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    89/100

    bsicos Dispositivos de control

    Control Nivel radar Exactitud: 3 mm

    Estabilidad: 5 a 10 Aos

    Indicador Local configurable 3 variables mnimo(Pv, Sp, Mv)

    Bloques de funcin mnimos:

    AI mejorado con salida OU_D de alarma

    CHAR, Caracterizador

    ARTH, Aritmtico general

    PID, Control regulatorio

    Preferir PID con auto sintona

    DISPLAY_Transducer No existe bloque de funcin para el indicador del dispositivo

    (DISPLAY) fabricantes pueden ofrecer Bloque transductor)

    Dispo si t ivos de campo y requerimientos

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    90/100

    bsicos

    Dispositivos de monitoreo

    Monitoreo Nivel radar Exactitud: 5 a 10 mm

    Estabilidad: 5 a 10 Aos

    Indicador Local configurable 3 variables mnimo(Pv, Sp, Mv)

    Bloques de funcin mnimos:

    AI mejorado con salida OUT_D de alarma

    CHAR, Caracterizador

    ARTH, Aritmtico general

    DISPLAY_Transducer No existe bloque de funcin para el indicador del dispositivo

    (DISPLAY) fabricantes pueden ofrecer Bloque transductor)

    Dispo si t ivos Foundat ionTMFieldbu s

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    91/100

    Bloques de funcin

    Dispositivos de monitoreo

    Monitoreo Temperatura

    Exactitud: 0.05

    Estabilidad: 12 meses

    Bloques de funcin mnimos:

    AI mejorado con salida OUT_D de alarma

    MAI, Entrada analgica mltiple

    ISEL, Selector de entrada

    Dispo si t ivos Foundat ionTMFieldbu sf

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    92/100

    Bloques de funcin

    Dispositivos de control

    Control Temperatura Exactitud: 1oC

    Estabilidad: 2 a 5 aos

    Bloques de funcin mnimos:

    AI mejorado con salida OUT_D de alarma PID, control regulatorio

    PID con auto-sintona es altamenterecomendado

    ISEL, Selector de entrada

    OSEL, Selector de salida

    CHAR, Caracterizador

    Dispo si t ivos Foundat ionTMFieldbu sBl d f i

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    93/100

    Bloques de funcin Dispositivos de indicacin

    Bsicos Resource block

    Transducer block (segun cantidad de variables)

    PID block

    Display Transducer block

    Recomendados Input Selector Block

    Arithmetical Block

    Integrator Block

    Signal Characterizer Block

    Dispo si t ivos Foundat ionTMFieldbu sBl d f i

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    94/100

    Bloques de funcin Vlvulas de control

    Bsicos Resource block

    Transducer block (segun cantidad de variables)

    Analog Output block

    PID Block

    Output Splitter block

    Recomendados

    Input Selector Block

    Analog input (air supply)

    Discrete Input Block

    Discrete Output block

    Dispos i tivos de campo yreq erim ientos b s icos

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    95/100

    Interoperabilidad mismas capacidades o

    recursos de comunicacion

    requerim ientos bsicos

    AI10 VCRBASIC

    AIPID

    10 VCRLAS

    AIPIDISEL

    ARTH20 VCR

    LAS

    AI

    AI

    AI

    ARTH

    Dispos i tivos de campo yrequerim ientos b s icos

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    96/100

    Bloque

    Recurso

    Bloque entrada

    Analogica(Press)

    Bloque entrada

    Analogica(Temp)

    Bloque(Sensor)

    Transductor

    Bloque

    Diagnostico

    Bloque

    LCD

    PID

    Aritmtico

    Selector Entrada

    Integrador

    Caracterizacin

    de Seal

    Tpico Tx Fielbus

    3051S - Standard

    +

    3051S - Opcional

    requerim ientos bsicos

    Dispo si t ivos Foundat ionTMFieldbu sDi t i

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    97/100

    Diagnost icos

    Diagnsticos avanzados en

    dispositivos de control y seguridad Transmisores

    Vlvulas de control

    Apl icac iones comunes con Bloques deF i C t l d Fl j

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    98/100

    Func in Contro l de Flujo

    Lazo de control cascada

    Presin/Temperatura

    PIT200

    TIC200

    H

    L

    PCV200

    TTEW200

    PIC200

    H

    L

    P d C fi i

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    99/100

    Programa de Conf igu racin

    Interoperable

    Soporte de dispositivos

    Device Descriptors

    Soporte de condicionantes

    Soporte de simulacin debloques residentes endispositivos y CPU central.

  • 7/25/2019 Curso Foundation Fieldbus

    100/100

    Gracias