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8/19/2019 Basico_FF

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FF.B1 - Fundamentos Básicos de Fieldbus

FF.B1 - Fundamentos Básicos de Fieldbus

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INTRODUCCIÓN

Qué es un FCS ?

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3FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS

Fieldbus ofrece comunicación digital, bi-direccional, ymulti-drop entre los dispositivos de campo, y con lossistemas de supervisión de planta.Por lo tanto, Fieldbus es esencialmente una Red de ÁreaLocal (LA ! Local Area et"or#$ de dispositivos decampo.

Fieldbus

Sistemas de control

P

L

F

PLANTA

TECNOLOGÍA FOUNDATION FIELDUS

NT#ODU!!$N

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Ni!eles de red

Red

de planta

Automatización gerencial• Mainframes

• Gerenciamiento

Red LANSistemas de supervisión control• !"Ss# PL"s# P"s• S"A!A# Sistemas de supervisión

Red $ield%us

&nstrumentación "ontrol

• Transmisores# "ontroladores• '(lvulas# Actuadores

NT#ODU!!$N

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)FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS

Sensor%us

• Seriple*

• AS&• &NT+R,-SLoop

!evice%us

• !evice Net• S!S• Profi%us !P

• L.N/or0s• &NT+R,-S1S

$ield%us

• &+"2&SA SP)

• $ield%us $oundation• Profi%us PA• ART

Ti"o dedis"ositi!os

Ti"o deControl

Ti"o de control # Dis"ositi!os

%ontrolde Procesos

%ontrolLógico

Lo$%endbit

&idran'eb#te

(i')%endbloc*

&ispositivos 'imples &ispositivos %ompleos

NT#ODU!!$N

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Anal)ticos'L%s, %ontroladores*+lvulas de %ontrol

&%'s

'ensores de procesoP%s, PL%snterfaces de perador

&rivers%ontrol de ovimiento

nterruptoresArrancadores de otor

Pulsadores

Fieldbus

Sensorbus

De!icebus

A'ru"aci+n de ,roductos

NT#ODU!!$N

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784 785 789 :

Tecnolog;a

!ominante

Neum(tica Analógica !igital

Fieldbus es la ma#or transici+n en la e!oluci+n delos sistemas de automati-aci+n

Fieldbus es la ma#or transici+n en la e!oluci+n delos sistemas de automati-aci+n

El conce"to de Fieldbus

$ield%us$ield%us

NT#ODU!!$N

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E!oluci+n de los sistemas de control

Fieldbus es el .ltimo "aso en la e!oluci+n tecnol+'ica/Fieldbus es el .ltimo "aso en la e!oluci+n tecnol+'ica/

785 789 :

Tecnolo'0aDominante

DCS!!" FCSPL"

NT#ODU!!$N

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FCS - Field %ontrol 'ystem

!!"P&!

!"S

P&!

$"S

P&!

/ El "aso l+'ico en el me1oramiento de los DCSs! Funciones de control m+s distribuidas! +s dispositivos de campo digitales

Reemplaza completamente la arquitectura de DCS !!!

NT#ODU!!$N

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2u3 es FieldbusFoundation4

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FIELDUS FOUNDATION

Asociaci+n de m5s de 678miembros9 :ue a'ru"an m5s del ;8< de la "ro!isi+n mundial de

instrumentos # sistemas de control/

Reune tanto a =abricantes como a

usuarios =inales9 uni!ersidades9entes de re'ulaci+n9 etc/

FE"DBUS FOUNDATON

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LISTADO DE &IE&ROS % I

A00 Ltd.Allen-0radley %o., nc.Apparatebau 1undsbac2Automation Researc2 nstitue of

inistry of etallurgical ndustry0ailey %ontrols0ailey 3apan0eame4

0eldon 5ire and %able0ently evada %orporation0orst Automation0P il - Alliance Refinery0ray nternational, nc.0roo#s nstrument%alte4 'ervices%2evron Researc2 and 6ec2nology %o.%2iyoda %orporation&anfoss A7'digi table t2ielen&88 %orporation&uPont 9ngineering %o.9%9ndress : 1auser ;mb1 : %o.944on Researc2 < 9ngineering %o.Fieldbus nternational (F6$

Fis2er %ontrols nternational, nc.Fis2er-Rosemount 'ystems nc.Fraun2ofer nstitute 60Fui 9lectric %o., Ltd.;A6= 6erminals;la4o ncorporated;roupe 'c2neider;'% Precision %ontrols &ivision of &A-6ec2

1artmann < 0raun A;1itac2i1oney"ell nc.nstituto de nvestigaciones 9lectricas3o2nson >o#oga"a %orp.8.8. %odi48-Patents8eystone %ontrols8imray8nic# 9le#tronisc2e e?ger@te ;mb1 <%o.8oso 'ervice %o., Ltd.8R19 esstec2ni# ;mb1 < %o. 8;8uri2ara 8ogyo %o., Ltd.-'ystem %o., Ltd.agnetrol nternational, nc.asoneilan-&resser ndustries

easurement 6ec2nology, Ltd. (6L$

FE"DBUS FOUNDATON

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Rosemount nc.'aab 6an# %ontrol'ervome4'2ell il %ompany'1A&B %RPRA6'1P '6AR Associates, nc.'iebe 9%&'iemens ndustrial Automation, nc.

'imrad AlbatrossS&AR 'ofting'R% 69PLPR0R'toneL %orporation62e Fo4boro %ompany6o#yo 8eiso %o., Ltd.6os2iba %orporation*almet Automation nc.*AL698 nternational*9;A ;ries2aber*inson 'upply5orldFP 9urope>ama2a %orporation>amata#e-1oney"ell %o., Ltd.>o#oga"a 9lectric %orporation

ettler-6oledoicro otion, nc.illtronics, Ltd.itsubis2i 9lectric %orporationonsanto %ompanyotoyama 9ng. 5or#s, Ltd.agano 8ei#i 'eisa#us2o Ltd.ational nstruments %orp.

9% %orporationeles-3amesbury9Aiigata asoneilan %o., Ltd.2#ura 9lectric %o., Ltd.val 9ngineering %o., Ltd.Pacific Avionics %orporationPepperl : Fuc2sP*, Palmstiernas nstruments A0Politecnico di 6orino-&aiPresys nstrumentos 9 'istemas Ltda.R. 'ta2l 'c2@ltgeraete ;mb1 < %o.Ramsey 6ec2nology, nc.Relcom nc.Ronan 9ngineering %ompanyRosemount Analytical nc.

LISTADO DE &IE&ROS % II

FE"DBUS FOUNDATON

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EL LUGAR DE LOS DCS

Qué es lo que hacen, y nohacen, los DCS y FCS.

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El lu'ar de los DCS # FCS

/ Bn CProcess Automation 'ystemD es una agrupación de cuatroo m+s partes. 9s eEuivalente a lo Eue Smar denomina>Enter"rise Automation S#stem?.

/ Bn CProcess %ontrol 'ystemD manea sólo la partecorrespondiente al control, y puede ser un &%', F%' u otro.

PCS

Avanzado ESD

ERP

PASLos &%' oF%' est+naEu), comouna partedel todo.

Los &%' oF%' est+naEu), comouna partedel todo.

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Sistema de Control de ,rocesos

/ 9l CProcess %ontrol 'ystemD manea la parte b+sica del control./ 9l control b+sico involucra P&s, cascadas, relaciones, feed-

for"ard, l)mites cruados, c+lculos de compensación, etc.G Euepueden implementarse con bloEues de función.

/ &entro del '>'69HIJ se 2ace utiliando Fieldbus y 9% KKHK.

PCS

PAS

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,laneamiento de Recursos

/ 9RP se usa en *entas y &istribución, %ontrol de materiales,Planeamiento de Producción, %ontrol de %alidad, Recursos1umanos, etc.

/ &entro del '>'69HIJ se realia utiliando 'AP R7H.

ERP

PAS

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Control A!an-ado

/ Msto es realmente control avanado, involucrando por eemplom+s de NI P*s y HI *s en una atri de %ontrol &in+mico.Puede usarse para blending, reformadores catal)ticos,'eparadores de Amonia y L;, lefinas, etc.

Avanzado

PAS

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Sistema de ,arada de Emer'encia

/ %ontroles %r)ticos cabeas de perforación, reactores,turbinas, 2ornos, etc.

/ 0asado en 6riple odular Redundancy (6R$.

ESD

PAS

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E!oluci+n

!"S

Avanzado ESD

ERP

PAS

$"S

Avanzado ESD

ERP

PAS

Los FCS reemplazan a los DCS, pero las demás partes del PAS siguen siendo las mismas.

Los FCS reemplazan a los DCS, pero las demás partes del PAS siguen siendo las mismas.

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,ro!eedores

/ 6odos los proveedores de &%' trabaan con terceras partespara proveer todo el conunto, no e4iste &%' Eue pueda2acer todo.

/ 6ipicamente el 9RP y el %ontrol Avanado se comunican en6%P7P, y el 9'& utiliando &0B'.

Honeywell

Yokogawa

ABB

AspenTech

Tre!er

S"sc

Trcone#

A$g$s%

Plz

SAP

BAA&

SSA

TCP'(P

)*DB+S

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@reas de control % erar:u0as

/ 3erarEu)a 'A 'OO.IK 7 9% KNKJ.

Con%rol )od$le

E-$p"en% )od$le

+n%

Process Cell

Area

S%e

En%erprse

. Lazo de con%rol

. e/01 Fl%ro

. e/01 Tan-$e o reac%or

. +na plan%a

. 2r$po de plan%as

Un FCS mane1a una "lanta com"leta9 inclu#endo todas las5reas # el control entre 5reas9 no s+lo la-os inde"endientes/

Un FCS mane1a una "lanta com"leta9 inclu#endo todas las5reas # el control entre 5reas9 no s+lo la-os inde"endientes/

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ENEFICIOS

Por qué los usuarios quierenabandonar los DCS ?

BENEF!OS

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Necesidad de un sistema menos

costoso # menos com"le1o

/ Los &%' tienen muc2o 2ard"are, muy costoso.

/ %on un sistema Fieldbus logramos! 9liminación de taretas de entradas7salidas, taretasde control, gabinetes y rac#s.

! Reducción de cableado y accesorios (bandeas, caasde empalme, 2oras de trabao, etc.$.

! 'implificación de planos e instalación.

BENEF!OS

BENEF!OS

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Reducci+n de )ard$are # cableado

DCS

41: mA

&<S &<S< &<S<

S-,S&ST+MA+2S

".NTR.LA!.R

FCS

&<S<

$&+L!,-S

BENEF!OS

BENEF!OS

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:5FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS

CONTROL EN LOS DIS,OSITIBOS DE CA&,O CONTROL EN LOS DIS,OSITIBOS DE CA&,O

!"S

TRADICIONAL

S-,S&ST+MA

+2S

".NTR.LA!.R

$"S

FIELDUS

$&+L!,-

S

BENEF!OS

Reducci+n de )ard$are

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NSTA"A!$N

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FUENTE

I&,EDANCIA

TER&INADOR

TER&INADOR

INSTALACIÓN TÍ,ICA

NSTA"A!$N

!ONF%U#A!$N

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A"licaciones de blo:ues de =unci+n

AI

PID

AO

0+sico

PID

AO

PID

AI AI

%ascada

PID

AO

AI AI

RA

Relación

PID

AO

PID

AI AI AI

%ontrol de nivel detres elementos

CaudalAgua

Entrada

Nivelde domo

CaudalVapor

!ONF%U#A!$N

!ONF%U#A!$N

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Funcionalidad l+'ica a'ru"ada

/ El blo:ue ,ID tiene todo lo :ue Ud/ es"era de un controlador! Selecci+n de modo A& LC/! L0mites # escala de S, # OUT/! Feed =or$ard/! O!erride/! Alarmas de ,B # des!iaci+n/

OUTPUTLIMIT

OUTPUTSCALING

OUTPUTSELECTION

PIDALGORITM

!EED !"DGAIN

PV#DVALARM

PV#SPSCALING

SETPOINTLIMIT

TRAC$ SCALING

!EED !"DSCALING

PV!ILTER

SETPOINTSELECTION

TR$%IN%D

&$CAL%IN

CAS%IN

!!%VAL

TR$%VAL

&$CAL%OUT

OUT

RCAS%IN

RCAS%OUT ROUT%IN

ROUT%IN

PV

SP

IN

!ONF%U#A!$N

!ONF%U#A!$N

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LTan=ue

'ma*<

) Litros

6<) mts

:<mts

PR+SS-R+

TRANS!-"+R

ANAL.G &NP-T ,L.">

$-N"T&.N $&LT+R

8<)

:<

)

mts :.

?!@ S"AL+

Litros

.-T S"AL+

Con=i'uraci+n de los blo:ues

!ONF%U#A!$N

!ONF%U#A!$N

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3:FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS

,ar5metros

/ Par+metros contenidos (todos los tipos de bloEues$./ Par+metros de entrada (sólo bloEues de función$./ Par+metros de salida (sólo bloEues de función$.

SetpointSele'tion

OutputSele'tion

Algorit(m

CAS%IN &$CAL%OUT

IN

OUT&$CAL%IN

TR$%VAL

INPUTS OUTPUTS

GAIN) RESET) RATE

CONTAINED

!ONF%U#A!$N

!ONF%U#A!$N

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/ uc2os par+metros tienen varios atributos. Poreemplo los lin#s de los function bloc#s poseen un valory un status.

/ Los valores escalares generalmente est+n en unidadesde ingenier)a.

/ Los valores discretos pueden tener 2asta JN estados./ Los par+metros de entrada7salida se utilian para el

lin#ing de los bloEues./ Los par+metros contenidos reQnen varias funciones

! %onfiguración del bloEue de función

! peración! &isgnósticos

,ar5metros

!ONF%U#A!$N

!ONF%U#A!$N

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Con=i'uraci+n "aso a "aso

/ Seleccionar los dispositivos./ Seleccionar los loques.

/ nir los loques "lin#ing$.

/ Con%igurar los loques.

AI PID AO

&ispositivo

Function 0loc#

Function 0loc# Lin#

Function 0loc# Lin#Function 0loc# Lin#

Function 0loc#Application

!ONF%U#A!$N

!ONF%U#A!$N

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3)FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS

lo:ues / Resource &loc#

/ 'ransducer &loc#s

/ Function &loc#s

AI PID AO Temp*

erature

Valve

Po+ition

Function 0loc#s

RES

Resource 0loc#s

6ransducer 0loc#s&evices

Function 0loc# Application

RES

!ONF%U#A!$N

!ONF%U#A!$N

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Lin*s/ 'alida a 9ntrada (en el mismo dispositivo$.

/ 'alida a 9ntrada (entre dispositivos diferentes$./ 9ntrada a 9ntrada (sólo dentro del mismo dispositivo$./ Los par+metros de entrada Eue no est+n lin#eados pueden ser

definidos por el usuario con un valor constante.

AI PID AO

&ispositivo

Function 0loc#

Lin# (%ascade, For"ard$Lin# (%ascade, 0ac#"ard$Lin# (on-cascade$

INT AR

!ONF%U#A!$N

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Provides 9ncoding7&ecoding of BserLayer essages

&eterministic %entralised 'c2eduler

9fficient and 'ecure &ata 6ransfer

'upports %lient7'erver odel

'upports Publis2er7'ubscriber odel

-S+R LA+R

PS&"AL LA+R

".MM-N&"AT&.NSTA">

FF com"lies $it) t)e ISAIEC Data Lin* La#erCommittee Dra=t !7/6/

Tecnolo'0a FOUNDATION Fieldbus

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Berdadero &ulti%tas*in'

/ En una con=i'uraci+n t0"ica "uede lle'arse a un ciclo demenos de 88 mse'/

INT

AI

AO

AR

PID

lin,

-a',ground

.// m+

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ScBeduled "clic

/ Alarms79vents/ aintenance7&iagnostic nformation/ Program nvocation/ Permissives7nterloc#s/ &isplay nformation/ 6rend nformation/ %onfiguration

/ Publis2 7 'ubscribe

Acclic "ommunication

A.

P&!

$unction ,loc0 ScBeduling

A&

EECUCIÓN DE UN LAHO ,ID

A.P&!A&

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S+lo un dis"ositi!o con el LAS"uede controlar las

comunicaciones en el bus/

Un dis"ositi!o "uede en!iar"a:uetes de in=ormaci+n s+locuando tiene el "ermiso del LAS/

El LAS contiene un listado de losdis"ositi!os :ue tienen :ue

acceder al bus/

LIN ACTIBE SC(EDULER JLASK

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LAS

ASIC

DEBICE

LIN &ASTER

DEBICE

ASIC

DEBICE

ASIC

DEBICE

LIN &ASTER

DEBICE

ASIC

DEBICE

FIELDUS

ACU, LAS J&ASTERK

Tecnolo'0a FOUNDATION Fieldbus

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De!iceDescri"tion

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Los &evice &escriptions permiten el uso dedispositivos de diferentes fabricantes en el mismosistema fieldbus, con una sola versión del soft"are

1 y de configuración.

De!ice Descri"tions

Fieldbus

Dis"ositi!odel =abricante>A?

DEBICE DESCRI,TION

Dis"ositi!odel =abricante>?

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Fieldbus # (SE

FE"DBUS & 'SE

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4)FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS

En mar-o de 6;;9 el comit3 de FieldbusFoundation autori-+ el desarrollo de un bus dealta !elocidad basada en la reconocida tecnolo'0aEt)ernet de 688 &(-/

Esta decisi+n =ue una res"uesta directa a lasnecesidades eM"resadas "or los usuarios =inales/

(SE J(i') S"eed Et)ernetK so"orta toda la=uncionalidad de Fieldbus/

El ori'en de (SE

FE"DBUS & 'SE

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,rinci"ales caraster0sticas de (SE

/ (i')%S"eed Et)ernet J(SEK! asado en Et)ernet9 I, # TC,UD,

/ EMisten cuatro cate'or0as de dis"ositi!os (SE

! Lin*in' De!ice JLDK! Et)ernet De!ice JEDK! Gate$a# De!ice JGDK! (ost De!ice J(DK

FE"DBUS & 'SE

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Benta1asRed de alta !elocidad de 688 &b"s J"roM/ 6

Gb"sK/Utili-a e:ui"amiento Et)ernet est5ndar JCOTSK/Los dis"ositi!os (SE "ueden e1ecutar blo:ues de

=unci+n/lo:ues de =unci+n =leMibles "ara control

discreto/Dis"ositi!os # medio de coneMi+n redundante/Inter=ace a otros "rotocolos/Cableado ST,UT, o =ibra +"tica/

Electr+nica de ba1o costo # alta "er=ormance9im"ulsada "or el crecimiento de internet/

FE"DBUS & 'SE

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Cate'or0as de dis"ositi!os (SE

(OST(OSTDEBICEDEBICE

LININGDLININGDEBICEEBICE

ET(ERNETET(ERNETDEBICEDEBICE

GATEAGATEADEBICEDEBICE

(6(6 OtroOtro,rotocolos,rotocolos

ES #ES #ControlControl

Estaci+n deEstaci+n deo"eraci+n o DCSo"eraci+n o DCS

FE"DBUS & 'SE

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Fieldbus (6

Fieldbus Et)ernet

ESES

Fieldbus (6

(6 # (SE

FE"DBUS & 'SE

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)FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS

9stacionesde peración

(SE(SE

(6(6

ESES

DFIP8

1ub

Redundancia

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basico_ff

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