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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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4FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
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!!$N
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5FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
Anal)ticos'L%s, %ontroladores*+lvulas de %ontrol
&%'s
'ensores de procesoP%s, PL%snterfaces de perador
&rivers%ontrol de ovimiento
nterruptoresArrancadores de otor
Pulsadores
Fieldbus
Sensorbus
De!icebus
A'ru"aci+n de ,roductos
NT#ODU!!$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!!$N
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http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 8/519FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
E!oluci+n de los sistemas de control
Fieldbus es el .ltimo "aso en la e!oluci+n tecnol+'ica/Fieldbus es el .ltimo "aso en la e!oluci+n tecnol+'ica/
785 789 :
Tecnolo'0aDominante
DCS!!" FCSPL"
NT#ODU!!$N
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http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 9/518FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
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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http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 10/517FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
2u3 es FieldbusFoundation4
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http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 11/5177FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
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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http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 13/5173FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
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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http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 15/517)FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
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
8/19/2019 Basico_FF
http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 18/5179FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
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
8/19/2019 Basico_FF
http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 19/5178FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
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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http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 20/51:FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
E!oluci+n
!"S
Avanzado ESD
ERP
PAS
$"S
Avanzado ESD
ERP
PAS
Los FCS reemplazan a los DCS, pero las demás partes del PAS siguen siendo las mismas.
Los FCS reemplazan a los DCS, pero las demás partes del PAS siguen siendo las mismas.
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http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 21/51:7FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
,ro!eedores
/ 6odos los proveedores de &%' trabaan con terceras partespara proveer todo el conunto, no e4iste &%' Eue pueda2acer todo.
/ 6ipicamente el 9RP y el %ontrol Avanado se comunican en6%P7P, y el 9'& utiliando &0B'.
Honeywell
Yokogawa
ABB
AspenTech
Tre!er
S"sc
Trcone#
A$g$s%
Plz
SAP
BAA&
SSA
TCP'(P
)*DB+S
8/19/2019 Basico_FF
http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 22/51::FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
@reas de control % erar:u0as
/ 3erarEu)a 'A 'OO.IK 7 9% KNKJ.
Con%rol )od$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
8/19/2019 Basico_FF
http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 24/51:4FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
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.$.
! 'implificación de planos e instalación.
BENEF!OS
BENEF!OS
8/19/2019 Basico_FF
http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 25/51:)FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
Reducci+n de )ard$are # cableado
DCS
41: mA
&<S &<S< &<S<
S-,S&ST+MA+2S
".NTR.LA!.R
FCS
&<S<
$&+L!,-S
BENEF!OS
BENEF!OS
8/19/2019 Basico_FF
http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 26/51
: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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:6FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
NSTA"A!$N
8/19/2019 Basico_FF
http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 28/51
:9FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
FUENTE
I&,EDANCIA
TER&INADOR
TER&INADOR
INSTALACIÓN TÍ,ICA
NSTA"A!$N
!ONF%U#A!$N
8/19/2019 Basico_FF
http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 29/51
:8FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
A"licaciones de blo:ues de =unci+n
AI
PID
AO
0+sico
PID
AO
PID
AI AI
%ascada
PID
AO
AI AI
RA
Relación
PID
AO
PID
AI AI AI
%ontrol de nivel detres elementos
CaudalAgua
Entrada
Nivelde domo
CaudalVapor
!ONF%U#A!$N
!ONF%U#A!$N
8/19/2019 Basico_FF
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3FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
Funcionalidad l+'ica a'ru"ada
/ El blo:ue ,ID tiene todo lo :ue Ud/ es"era de un controlador! Selecci+n de modo A& LC/! L0mites # escala de S, # OUT/! Feed =or$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
8/19/2019 Basico_FF
http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 31/51
37FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
LTan=ue
'ma*<
) Litros
6<) mts
:<mts
PR+SS-R+
TRANS!-"+R
ANAL.G &NP-T ,L.">
$-N"T&.N $<+R
8<)
:<
)
mts :.
?!@ S"AL+
Litros
.-T S"AL+
Con=i'uraci+n de los blo:ues
!ONF%U#A!$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!$N
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33FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
/ uc2os par+metros tienen varios atributos. Poreemplo los lin#s de los function bloc#s poseen un valory un status.
/ Los valores escalares generalmente est+n en unidadesde ingenier)a.
/ Los valores discretos pueden tener 2asta JN estados./ Los par+metros de entrada7salida se utilian para el
lin#ing de los bloEues./ Los par+metros contenidos reQnen varias funciones
! %onfiguración del bloEue de función
! peración! &isgnósticos
,ar5metros
!ONF%U#A!$N
!ONF%U#A!$N
8/19/2019 Basico_FF
http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 34/51
34FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
Con=i'uraci+n "aso a "aso
/ Seleccionar los dispositivos./ Seleccionar los loques.
/ nir los loques "lin#ing$.
/ 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
8/19/2019 Basico_FF
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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
8/19/2019 Basico_FF
http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 36/51
35FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
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
8/19/2019 Basico_FF
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36FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
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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39FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
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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http://slidepdf.com/reader/full/basicoff 39/51
38FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
ScBeduled "clic
/ Alarms79vents/ aintenance7&iagnostic nformation/ Program nvocation/ Permissives7nterloc#s/ &isplay nformation/ 6rend nformation/ %onfiguration
/ Publis2 7 'ubscribe
Acclic "ommunication
A.
P&!
$unction ,loc0 ScBeduling
A&
EECUCIÓN DE UN LAHO ,ID
A.P&!A&
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4FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
S+lo un dis"ositi!o con el LAS"uede controlar las
comunicaciones en el bus/
Un dis"ositi!o "uede en!iar"a:uetes de in=ormaci+n s+locuando tiene el "ermiso del LAS/
El LAS contiene un listado de losdis"ositi!os :ue tienen :ue
acceder al bus/
LIN ACTIBE SC(EDULER JLASK
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47FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
LAS
ASIC
DEBICE
LIN &ASTER
DEBICE
ASIC
DEBICE
ASIC
DEBICE
LIN &ASTER
DEBICE
ASIC
DEBICE
FIELDUS
ACU, LAS J&ASTERK
Tecnolo'0a FOUNDATION Fieldbus
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De!iceDescri"tion
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43FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
Los &evice &escriptions permiten el uso dedispositivos de diferentes fabricantes en el mismosistema fieldbus, con una sola versión del soft"are
1 y de configuración.
De!ice Descri"tions
Fieldbus
Dis"ositi!odel =abricante>A?
DEBICE DESCRI,TION
Dis"ositi!odel =abricante>?
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Fieldbus # (SE
FE"DBUS & 'SE
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4)FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
En mar-o de 6;;9 el comit3 de FieldbusFoundation autori-+ el desarrollo de un bus dealta !elocidad basada en la reconocida tecnolo'0aEt)ernet de 688 &(-/
Esta decisi+n =ue una res"uesta directa a lasnecesidades eM"resadas "or los usuarios =inales/
(SE J(i') S"eed Et)ernetK so"orta toda la=uncionalidad de Fieldbus/
El ori'en de (SE
FE"DBUS & 'SE
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45FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
,rinci"ales caraster0sticas de (SE
/ (i')%S"eed Et)ernet J(SEK! asado en Et)ernet9 I, # TC,UD,
/ EMisten cuatro cate'or0as de dis"ositi!os (SE
! Lin*in' De!ice JLDK! Et)ernet De!ice JEDK! Gate$a# De!ice JGDK! (ost De!ice J(DK
FE"DBUS & 'SE
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46FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
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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49FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
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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48FF.B1 – FUNDAMENTOS BÁS!OS DE FE"DBUS
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
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ESES
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Redundancia
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