Fieldbus Teoria

FIRST IN FIELDBUSsmar

1

CURSO SISTEMA FIELDBUS

Apresentação SmarEvolução do Controle de ProcessoVisão GeralEvolução dos transmissoresComparação do 4-20 mA com o Foundation FieldbusBenefícios Foundation FieldbusO que é Fieldbus FoundationTecnologia Foundation FieldbusSmar Foundation FieldbusPrática

Agenda


2


Apresentação SmarApresentação SmarEvolução do Controle de ProcessoVisão GeralEvolução dos transmissoresComparação do 4-20 mA com o Foundation FieldbusBenefícios Foundation FieldbusO que é Fieldbus FoundationTecnologia Foundation FieldbusSmar Foundation FieldbusPrática

Agenda


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Apresentação SmarApresentação SmarEvolução do Controle de ProcessoEvolução do Controle de ProcessoVisão GeralEvolução dos transmissoresComparação do 4-20 mA com o Foundation FieldbusBenefícios Foundation FieldbusO que é Fieldbus FoundationTecnologia Foundation FieldbusSmar Foundation FieldbusPrática

Agenda


4



5



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10



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COMUNICAÇÃO DIGITAL PROPRIETÁRIA

CAMPO


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Apresentação SmarApresentação SmarEvolução do Controle de ProcessoEvolução do Controle de ProcessoVisão GeralVisão GeralEvolução dos transmissoresComparação do 4-20 mA com o Foundation FieldbusBenefícios Foundation FieldbusO que é Fieldbus FoundationTecnologia Foundation FieldbusSmar Foundation FieldbusPrática

Agenda


13


O que é Foundation Fieldbus?


14


Fieldbus tem comunicação bidirecional, digital multi-drop entre dispositivos de automação da planta e sistemas de supervisão.

Então, Fieldbus é essencialmente uma rede local (LAN) para dispositivos de campo.

Fieldbus

Automação e

Sistemas de Supervisão

P

L

F

Processo

TECNOLOGIA FOUNDATION FIELDBUS


15


Hierarquia de Rede Industrial

RedeIndustrial

Automação de escritório• Computadores grandes (Mainframes) • Gerenciamento

LANAutomação & Sistemas de supervisão• DCSs, PLCs, PCs• SCADA, Sistemas Supervisórios

RedeFieldbus

Instrumentação & Controle• Transmissores, Controladores• Válvulas & Atuadores


16


Sensorbus

• Seriplex• ASI• INTERBUSLoop

Devicebus

• Device Net• SDS• Profibus DP• LONWorks• INTERBUS-S

Fieldbus

• IEC/ISA SP50• Fieldbus Foundation• Profibus PA• HART

Tipo deDispositivo

Tipo deControle

TIPOS DE CONTROLE E DISPOSITIVO

Controlede Processo

ControleLógico

Low-endbit

Midrangebyte

High-endblock

Dispositivos Simples Dispositivos Complexos


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AnalógicoSLCs, Controle de temper.

Controle de VálvulasDCSs

Sensor de ProcessoPCs, PLCs

Interfaces de OperaçãoDrivers

Controle de MovimentoChaves, Sensores, Válvulas

Push buttons

Fieldbus

Sensorbus

Devicebus

GRUPOS DE DISPOSITIVOS


18


1940 1960 1980 2000

TecnologiaDominante

Time

Pneumático Analógico Digital

Fieldbus é a nova maior transição tecnológicana automação industrial.

CONCEPÇÃO FIELDBUS

FieldbusFieldbus


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Apresentação SmarApresentação SmarEvolução do Controle de ProcessoEvolução do Controle de ProcessoVisão GeralVisão GeralEvolução dos transmissoresEvolução dos transmissoresComparação do 4-20 mA com o Foundation FieldbusBenefícios Foundation FieldbusO que é Fieldbus FoundationTecnologia Foundation FieldbusSmar Foundation FieldbusPrática

Agenda


20


NECESSIDADE DE PERFORMACE

TECNOLOGIA SMART 1983

COMUNICAÇÃOENTRE DISPOSITIVOS H.H.T.

PROTOCOLO HÍBRIDO HART

SUPER DISPOSITIVO SMART + PID,TOT.

+ DIAG.

etc...

EVOLUÇÃO DOS TRANSMISSORES


21


SUPER DISPOSITIVO SMART


22


NECESSIDADE DE UM PROTOCOLOTOTALMENTE DIGITAL

FIELDBUS

FCSFIELD COMMUNICATION SYSTEM


23


...Fieldbus está para o DCScomo o PC está para o computadorde grande porte (mainframe)...

William R. Rodson Intech November 1996.


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Apresentação SmarApresentação SmarEvolução do Controle de ProcessoEvolução do Controle de ProcessoVisão GeralVisão GeralEvolução dos transmissoresEvolução dos transmissoresComparação do 4-20 mA com o Foundation FieldbusComparação do 4-20 mA com o Foundation FieldbusBenefícios Foundation FieldbusO que é Fieldbus FoundationTecnologia Foundation FieldbusSmar Foundation FieldbusPrática

Agenda


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LAN

DCS

CAMPO

DPT101 PT101 FCV101 DPT102 PT102 FCV102

4 - 20 mA

I/O


26


REDE DE MICROS (LAN)SISTEMA

SUPERVISÓRIO

FIELDBUS

CAMPO

DPT101 PT101 FCV101 DPT102 PT102 FCV102


27


CUSTO REDUZIDO DE FIAÇÃO E INSTALAÇÃO

B.S.I. B.S.I. B.S.I.

DCS FCS

FIELDBUS4 a 20 mA

Barreira deSegurançaIntrínseca B.S.I.


28


AUMENTO NO FLUXO DE INFORMAÇÕES


29


DISTRIBUIÇÃO DA INTELIGÊNCIA

DCS FCS

SISTEMA TRADICIONAL

FIELDBUS

FIELDBUS

CONTROLE NO CAMPO


30


EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS• Fieldbus é o mais novo salto na evolução dos sistemas.

1960 1980 2000

TecnologiaDominante

DCSDDC FCS

Tempo

PLC


31


FCS - SISTEMA DE CONTROLE DE CAMPO

DDC DCS FCS

• O salto lógico não melhora o familiar DCS– Ainda mais distribuição das funções de controle

– Ainda mais equipamentos digitais de campo

Substituição Completa dos DCS !!!


32


HIERARQUIA BÁSICADCS

FontesCartões de ControleCartões de EntradaCartões de SaídaFusívelI/OTerminadorCartões

4-20 mAFieldbus

FCS


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BENEFÍCIOS DO FIELDBUS

VISÃO EXTENDIDA DO PROCESSO

DCS FCS

4 a 20 mA Fieldbus

Fieldbus


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Apresentação SmarApresentação SmarEvolução do Controle de ProcessoEvolução do Controle de ProcessoVisão GeralVisão GeralEvolução dos transmissoresEvolução dos transmissoresComparação do 4-20 mA com o Foundation FieldbusComparação do 4-20 mA com o Foundation FieldbusBenefícios Foundation FieldbusBenefícios Foundation FieldbusO que é Fieldbus FoundationTecnologia Foundation FieldbusSmar Foundation FieldbusPrática

Agenda


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LOOP DE CONTROLE ANALÓGICOCONTROLE

4-20 mA

4-20 mA

SALACONTROLE

CAMPO

VARIÁVEL DEPROCESSO

DT= TEMPO MORTO

PID

D/AuPA/D

D/A

uP

A/D

CONVERSÃODO SINAL

ELEMENTOFINAL DE

CONTROLE

TRANSMISOR

1

23

1

2

3

DT


36


LOOP DE CONTROLE FIELDBUS

DT=TEMPO MORTOTR=TEMPO RESPOSTA PROCESSO

uP

D/A

TRATAMENTODO SINAL

+PID

ELEMENTOFINAL DE

CONTROLE

1

23

1

2

3

DT

uP

A/D

CONTROLABILIDADE = DT /TR

CAMPO


37


Diagnósticos• Status de parâmetros de processo On-line na IHM ou MMI

– Qualidade– Limite

• Detalhe de diagnosticos com ferramentas de engenharia– Falha do sensor– Falha na Saída– Falha de Memoria– Erro de Configuração– Communication error

• Acesso para análise de parametros externos– Posição da Válvula e tempo de percurso da válvula usado para detecção

da ação stick-slip.


38


FIELDBUS - Posicionador Inteligente de Válvula

Sensores

Pressão e temperatura

a montante

1.

Pressão a jusante2.

Posição da aste3.

Atuador de Pressão4.

Detector de vazamento5.

FunçõesCombinadas

- Transdutor F/P

- Posição da válvula

- Medição de vazão

- Monitoração do uso

da vávula

- Uso do Atuador

- Monitoração

- Monitora emissão de

fulga

- Controle PID

1 2

5

3

4

VISÃO EXPANDIDA


39


QUALIDADE E VISÃO REAL DOS DADOS

VALORUNIDADESTATUSALARME


40


Status• Um software pode ser usado para investigar detalhes do

status ruins.– Good Normal– Bad E.g. sensor failure– Uncertain E.g. out of calibrated range

• Providencia automaticamente a ação de failsafe na saída dos devices com falha de sensor ou de comunicação etc..

• Assegura inicialização em cascata ( tranferência para bumpless) e anti-reset-windup e muitas outras funções.


41


COMUNICAÇÃOBIDIRECIONAL

DPT + PID FCV TT PT

ESTAÇÃO DEOPERAÇÃO

ESTAÇÃO DEMANUTENÇÃO


42


BENEFÍCIOS DO FIELDBUS

MAIOR INFORMAÇÃO DO PROCESSO

ONTEM HOJE


43


TOLERÂNCIA DE FALHA

• Redundância de fontes Fieldbus.• Redundância da estação de operação.• Interface independente da CPU para LAS, bridge e blocos.• Distribuição de equipamentos em várias redes com poucos

loops.• Em loops críticos pode ter redes individuais• Falha do Sensor, device ou comunicação provoca uma

ação de failsafe na saída dos devices.• Número de módulos e componentes (CPU, cartão de

entradas ou saídas) é reduzido, minimizando probabilidade de falhas.


44


EFEITOS DE FALHAS• Uma falha em uma estação de operação não afeta a

outra. No caso de falha em uma estação o sistema pode ser operado por outra.

• Uma falha de coneção ou remoção de um device no campo não afeta outro.

• O controle continua na ausência do mestre.• A substituição da fonte é automática e não afeta o

sistema.• Falha em qualquer equipamento Fieldbus não resulta na

perda do controle ou na vizualização da operação exceto com relação aos loops ou I/O do mesmo equipamento Fieldbus.


45


DRIVERA / B

DRIVERA / C ?

STANDARDFIELDBUS

INTERFACE

MANUFACTURERB

MANUFACTURERC

MANUFACTURERD

MANUFACTURERD

MANUFACTURERB

MANUFACTURERC

FIELDBUS = SISTEMA ABERTO


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DCS

“O DESAPARECIMENTO DOS DCS”


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Apresentação SmarApresentação SmarEvolução do Controle de ProcessoEvolução do Controle de ProcessoVisão GeralVisão GeralEvolução dos transmissoresEvolução dos transmissoresComparação do 4-20 mA com o Foundation FieldbusComparação do 4-20 mA com o Foundation FieldbusBenefícios Foundation FieldbusBenefícios Foundation FieldbusO que é Fieldbus FoundationO que é Fieldbus FoundationTecnologia Foundation FieldbusSmar Foundation FieldbusPrática

Agenda


48


O que é Fieldbus Foundation?


49


FIELDBUS FOUNDATION

É UMA ASSOCIAÇÃO COM MAIS DE 100COMPANHIAS O QUE GERA UM

TOTAL DE MAIS DE 90% DAS EMPRESASDE INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE

DE PROCESSOS DO MUNDO


50


LISTA DE EMPRESAS

ABB Ltd.Allen-Bradley Co., Inc.Apparatebau HundsbachAutomation Research Institue of Ministry of Metallurgical IndustryBailey ControlsBailey JapanBeamexBeldon Wire and CableBently Nevada CorporationBorst AutomationBP Oil - Alliance RefineryBray International, Inc.Brooks InstrumentCaltex ServicesChevron Research and Technology Co.Chiyoda CorporationDanfoss A/Sdigi table thielenDKK CorporationDuPont Engineering Co.EMCOEndress + Hauser GmbH + Co.Exxon Research & Engineering Co.Fieldbus International (FINT)

Fisher Controls International, Inc.Fisher-Rosemount Systems Inc.Fraunhofer Institute IITBFuji Electric Co., Ltd.GATX TerminalsGlaxo IncorporatedGroupe SchneiderGSC Precision Controls Division of DA-TechHartmann & Braun AGHitachiHoneywell Inc.Instituto de Investigaciones Electricas Johnson Yokogawa Corp.K.K. CodixK-PatentsKeystone ControlsKimrayKnick Elektronische Meßgeräte GmbH & Co.Koso Service Co., Ltd.KROHNE Messtechnik GmbH & Co. KGKurihara Kogyo Co., Ltd.M-System Co., Ltd.Magnetrol International, Inc.Masoneilan-Dresser IndustriesMeasurement Technology, Ltd. (MTL)


51


Rosemount Inc.Saab Tank ControlServomexShell Oil CompanySHIMADZU CORPORATIONSHIP STAR Associates, Inc.Siebe ECDSiemens Industrial Automation, Inc.Simrad AlbatrossSMARSoftingSRC NIITEPLOPRIBORStoneL CorporationThe Foxboro CompanyTokyo Keiso Co., Ltd.Toshiba Corporation Valmet Automation Inc.VALTEK InternationalVEGA GrieshaberVinson SupplyWorldFIP EuropeYamaha CorporationYamatake-Honeywell Co., Ltd.Yokogawa Electric Corporation

Mettler-ToledoMicro Motion, Inc.Milltronics, Ltd.Mitsubishi Electric Corporation

Monsanto CompanyMotoyama Eng. Works, Ltd.Nagano Keiki Seisakusho Ltd.National Instruments Corp.NEC CorporationNeles-JamesburyNEMANiigata Masoneilan Co., Ltd.Ohkura Electric Co., Ltd.Oval Engineering Co., Ltd.Pacific Avionics CorporationPepperl + FuchsPMV, Palmstiernas Instruments ABPolitecnico di Torino-DaiPresys Instrumentos E Sistemas Ltda.R. Stahl Schältgeraete GmbH & Co.Ramsey Technology, Inc.Relcom Inc.Ronan Engineering CompanyRosemount Analytical Inc.

LISTA DE EMPRESAS


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Apresentação SmarApresentação SmarEvolução do Controle de ProcessoEvolução do Controle de ProcessoVisão GeralVisão GeralEvolução dos transmissoresEvolução dos transmissoresComparação do 4-20 mA com o Foundation FieldbusComparação do 4-20 mA com o Foundation FieldbusBenefícios Foundation FieldbusBenefícios Foundation FieldbusO que é Fieldbus FoundationO que é Fieldbus FoundationTecnologia Foundation FieldbusTecnologia Foundation FieldbusSmar Foundation FieldbusPrática

Agenda


53


FIELDBUS

MODELO OSI

CAMADA DE APLICAÇÃO

PRESENTATION LAYER

CAMADA DE SESSÃO

CAMADA DE TRANSPORTE

CAMADA DE REDE

MODELO FIELDBUS

CAMADAUSUÁRIO

FIELDBUS ESPECIF. DE MENSAGEM

SUBCAMADA DE ACESSO FIELDBUS

CAMADA DE LINK DE DADOS

CAMADA FÍSICA

“STACK” DECOMUNICAÇÃO

CAMADAUSUÁRIO

CAMADA FÍSICACAMADA FÍSICA

CAMADA DE LINK DE DADOS


54


MEIO FÍSICO

APLICAÇÃO

FÍSICO

LINK DEDADOS

GERENCIAMENTO

REDE

MENSAGEM:- LINGUAGEM COMUM- LEITURA & COMPREENÇÃO

PAPEL:- DESTINO/REMETENTE- MENSAGEM

TRANSPORTE DA MENSAGEM

CAIXA POSTAL:- ENVELOPE - ENDEREÇO

ENVELOPE:- ENDEREÇO- SELO- MENSAGEM NO PAPEL- LOCALIZAÇÃO DE INFORMAÇÃO CRÍTICA

USUÁRIO

TAG TIC 101TEMPERATURA DO REATORPV = 242 GRAUS C


55


Especificações da FOUNDATION Fieldbusestão completas e tem sido atualizadas

As especificações estão baseadas na normapadrão internacional IEC/ISA:

• Camada Física IEC 1158-2 / ISA s50.02• Camada de enlace Sub-ítem do IEC SC65C/ ISA SP50• Camada de Aplicação Sub-ítem do IEC SC65C/ ISA SP50• Blocos de Função Basedo na ISA SP50 e IEC

Na versão 1.0 suporta taxas de comunicação de31.25 kbit/s, 1.0 Mbit/s e 2.5 Mbits/s.


56


NÃO SE PREOCUPEFIELDBUS

É FÁCIL !!!


57


CAMADAUSUÁRIO

CAMADA FÍSICA

“STACK”COMUNICAÇÃO

MODELO FIELDBUS

COMO INSTALAR

COMO CONFIGURAR


58


MODELO FIELDBUS

CAMADAUSUÁRIO

COMO INSTALARCAMADA FÍSICA

“STACK”COMUNICAÇÃO


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H1 - BAIXA VELOCIDADE, Automação Processo(Substituir a tecnologia 4-20 mA)

31.25 Kbit/sAlimentação no BarramentoOpção de intrinsecamente SeguroMAX. 1900 Meters

H2 - ALTA VELOCIDADE, Automação avançada

1.0 Mbit/sMAX. 750 Metros

2.5 Mbit/sMAX. 500 Metros

CAMADA USUÁRIO

CAMADA FÍSICA

STACKCOMUNICAÇÃO

FF normas com ISA/IEC, Camada Física Standard.

TECNOLOGIA FOUNDATION FIELDBUS


60


CAMADA FÍSICAAPLICAÇÃO NÍVEL H1 & H2

SCADABRIDGE

H1

ANALIZADOR

PLCH1… Rede Fieldbus de baixa velocidade• 31.25 Kbps• Substituir 4 to 20 mA• 2 - 32 Dispositivos• Alimentação & Comunicação• Intrinsecamente Seguro• Par-trançado• tamanho de 1900 m

PLC

SERVER GATEWAY

ETHERNET

H2

H2… Rede Fieldbus de alta velocidade• 1 Mbps/2.5 Mpbs• 2 - 32 Dispositivos• Opção intrinsecamente seguro (1 Mbps )• Opção alimentação barramento ( 1 Mbps )• Redundância• Par-trançado• Tamanho de 750 m @ 1 Mbps


61


FIELDBUS• O sistema Smar usa 31.25 kbit/s

– bus powered(dispositivo de campo alimentado pelo barramento de comunicação)

– non bus powered(dispositivo de campo com alimentação separada do barramento de comunicação)


62


PC, PLC or DCS

caixa de Junção

Único par de cabos

1.0 or 2.5 Mbit/s

BridgeBridge

31.25 kbit/s 31.25 kbit/s

FOUNDATION fieldbus Tecnologia


63


CAMADA DEAPLICAÇÕES

“STACK” DECOMUNICAÇÃO

CAMADA FÍSICA

Fieldbus Tempo

Vo

ltag

e

Fieldbus Mensagens

MODO DO SINAL EM VOLTAGEM


64


Tronco Caixa deJunção

Ramos

Tamanho do cabo = Tamanho do tronco + Tamanho de todos os ramosTamanho máximo = 1900 metros com cabo “Type A”

EQUIPAMENTO NASALA DE CONTROLE

FOUNDATION TECNOLOGIA

31.25 kbit/s FIELDBUS

COMMUNICATION“STACK”

USERLAYER

PHYSICAL LAYER


65


Tronco

Tamanho do Cabo = Tamanho do Tronco

FOUNDATION TECNOLOGIA

H2 - 1.0 Mbit/s E 2.5 Mbit/s FIELDBUS


CAMADAUSUÁRIO

CAMADA FÍSICA

EQUIPAMENTO NASALA DE CONTROLE


66


PROJETO DE INSTALAÇÃOCamada Física IEC 1158-2

Ítens Importantes :

• Fonte de alimentação• Tipos de Cabos• Distâncias• Numero de

dispositivos

• Topologia• Terminadores• Barreiras• Segurança Intrinseca


67


INSTALAÇÃO TÍPICA

FONTE

PS302 +_

IMPEDÂNCIA

PSI302

TERMINADOR

TERMINADOR

PT PTFYFT TT


68


LIGAÇÃO DA PSI

• Conexão do terminador interno

BTPS PSI Term.


69


TERMINADOR FIELDBUS

1 F

100


70


TERMINATOR DE LINHA

Caixa de junçõesCABO DOTRONCOPRINCIPAL


71


Aterramento do Shield

• O shield deverá ser aterrado no terminal negativo da fonte de alimentação

BTPS

24 V

Os shields do Tronco e do ramo devem estar conectados.

Shield

PSI


72


TERMINADOR DE LINHA

Caixa de junções

TERMINADOR

BARREIRA DESEGURANÇA INTRINSECA

ÁREA CLASSIFICADAÁREA NÃO CLASSIFICADA

TERMINADOR


73


Conexão

• Somente um shield pode ser ligado.

B.T.

Shield

I.S.B.P.S.

Fieldbus

Área classificada


74


CAMADA FÍSICA

A DISTÂNCIA PODE SER INCREMENTADA COM REPETIDORESNO MÁXIMO = 4 REPETIDORES

REP1 REP2 REP3 REP4

1.900 M 1.900 M 1.900 M 1.900 M


75


PLANTA NÍVEL H2

BRIDGE

CAIXA DEJUNÇÃO

Fieldbus Topologia

NÍVEL H1

FIM -FIM LINHA COM RAMOS PONTO A PONTO ÁRVORE


76


TOPOLOGIA DE REDE COM RAMOS

FIELDBUS NÍVEL H2

BRIDGETERMINADOR

RAMO

REDE (TRONCO)


77


Terminaçãoaqui

FIELDBUS NÍVEL H2

FIELDBUS NÍVEL H1

BRIDGE

TOPOLOGIA PONTO - A - PONTO


78


TOPOLOGIA PONTO - A - PONTO

• Use somente um dos condutores elétricos para ”entrada” e “saída” dos cabos, para manutenção ou troca do instrumento sem interromper a rede.


79


CAIXA DEJUNÇÕES

NÍVEL H1

Cabos simples ou multi-pares

NÍVEL H1

TOPOLOGIA FIM PARA FIM

CAIXA DEJUNÇÕES


80


TERMINADOR

TOPOLOGIA EM ÁRVORE

NÍVEL H1NÍVEL H1

CAIXA DEJUNÇÕES

CAIXA DEJUNÇÕES


81


CAMADA FÍSICA31.25 KBPS

TOPOLOGIA EM ÁRVORE

FONTE

FIELDBUS

TERMINADOR TERMINADOR

CAIXA DEJUNÇÃO NÍVEL

XMTR

NÍVELXMTR

VÁLVULAVAZÃOXMTR

100


82


FIELDBUS NÍVEL H2

BRIDGE

CAIXA DEJUNÇÃO

REDE COM RAMOS PONTO-A-PONTO ÁRVORE

TERMINADOR

TOPOLOGIA MISTA

FIELDBUS H1


83


Topologia em anel NÃO é recomendada

• Conectando o barramento em anel, através de um cabo entre o terminador e a PSI.


84


TAMANHO TOTAL DO CABO• O tamanho máximo do cabo depende do tipo de cabo usado.

• O tamanho total inclui o tronco e todos os ramos.

Tronco 240 mRamo 1 80 mRamo 2 120 mRamo 3 40 mRamo 4 80 m

Total 560 m


85


Dispositivos por ramo

• Comprimento máximo recomendado dos ramos.• Estes comprimentos estão normalizados na

tabela abaixo.

Total 1 por ramo 2 por ramo 3 por ramo 4 por ramo25-32 1 m 1 m 1 m 1 m19-24 30 m 1 m 1 m 1 m15-18 60 m 30 m 1 m 1 m13-14 90 m 60 m 30 m 1 m1-12 120 m 90 m 60 m 30 m


86


REDUNDÂNCIA DE FONTEPS302

+

+

-

-

L

N

PS302

BT302PSI

302

PSI

302

+

+

-

-

L

N

PS302

BT302


87


Redundância de fonte• Na possível falha de uma das fontes, a outra entrará

automaticamente em operação.

• Somente um PSI302 deverá ter o terminador conectado, ou um terminador BT poderá ser utilizado.

BTPS

PS PSI

PSI

Conexão do Terminador


88


REDUNDÂNCIA DE PSI302

+

+

-

-

L

N

PS302

BT302PSI

302

PSI

302

+

+

-

-

L

N

PS302

BT302

TERMINADOR EXTERNO


89


REDUNDÂNCIA DE FONTE

+

+

-

-

L

N

PS302

PS

I30

2

+

+

-

-

L

N

PS302

PS

I302

• FLUXO DE ALIMENTAÇÃO• COMUNICAÇÃO NÃO É GARANTIDA• POSIÇÃO DE FAIL SAFE GARANTIDA


90


REDUNDÂNCIA DE MESTRE

IBM Compatible

PCI

1 2 3 4

BT302

PS

I30

2

PS302

MMI MMI

IBM Compatible

PCI

1 2 3 4

ADDRESS 2ADDRESS 1CURRENT LAS

ADDRESS 6

MESTRE

MESTRE

MESTRE


91


Promove a Codificação/Decodificação das mensagens da Camada do Usuário

Scheduler Determinístico Centralizado

Transferência Eficiente e Segura dos Dados

Suporta Modelo Cliente/Servidor

Suporta Modelo Publicação/Subscrição

CAMADA USUÁRIO

CAMADA FÍSICA

COMMUNICATIONSTACK

Tecnologia FOUNDATION Fieldbus


92


TECNOLOGIA FOUNDATION

CAPACIDADE DE BRIDGE (PONTE)COMMUNICATION

“STACK”

CAMADAUSUÁRIO

CAMADA FÍSICA

1.0 or 2.5 Mbit/s Fieldbus

Bridge

31.25 kbit/s Fieldbus

31.25 kbit/s Fieldbus


93


CAMADAUSUÁRIO

CAMADA FÍSICA


MODELO FIELDBUS

COMO CONFIGURAR


94


Fornece o Padrão Function Blocks.

Fornece o Scheduling para function blocks.

Fornece Device Descriptions para o sistema

CAMADA USUÁRIO

CAMADA FÍSICA

COMMUNICATIONSTACK

Tecnologia FOUNDATION Fieldbus


95


CAMADA FÍSICA


TransducerBlock

FunctionBlock

ResourceBlock

FIELDBUS

Blocos

APLICAÇÃO DE USUÁRIO - BLOCOSTECNOLOGIA FOUNDATION


CAMADA USUÁRIO

CAMADA FÍSICA


96


ALGORITHM

Example:

PID

ENTRADAS SAÍDAS

Alarmes Status

Parametros de Controle(Manual, Auto, Kp, Tr, etc.)

MODELO DE FUNCTION BLOCK


CAMADAUSUÁRIO

CAMADA FÍSICA


97


FUNCTION BLOCKS BÁSICOS

AI

DI

AO

DO

SS

BG

ML

PID

RA

PD


98


FIELDBUS CONTROLE CASCATA

BRINCAR COM LEGO

AI

AI PID

PID AO


99


AI

OUT

OUTIN

PID

IN AO

TRANSMISSORFIELDBUS

DISPOSITIVO FIELDBUS P/ VÁLVULA

LIGAÇÕES DE ENTRADAS / SAÍDAS

TECNOLOGIA FOUNDATION


CAMADAUSUÁRIO

CAMADA FÍSICA


100


FUNCTION BLOCKS AVANÇADOSARITHMETICOUTPUT SIGNAL SELECTORSPLITTERDEAD TIMELEAD LAGCOMPLEX ANALOG OUTPUTCOMPLEX DIGITAL OUTPUTDEVICE CONTROLANALOG ALARMDISCRETE ALARMPULSE INPUTCALCULATION BLOCKANALOG HUMAN INTERFACEDISCRETE HUMAN INTERFACESETPOINT GENERATORINTEGRATORCHARACTERIZERSTEP CONTROL


101


ACCESSTRANSDUCER

LINEARIZATION

CONVERTTO %

FUNCTION

USER UNITCONVERSION

FILTERDAMPING

CLAMPFUNCTION

MODESELECTION

MODE

OUT

BLOCO DE ENTRADA ANALÓGICA

MANUAL SP


102


H L

TANK

Vmax.500 k Liters

7.5 mts

2.0mts

TRANSDUTORPRESSÃO

BLOCO ENTRADA ANALÓGICA

FUNCTION FILTER

9.5

2.0

500

00

mts H2OPV SCALE

k Liters

OUT SCALE

Configuração Fieldbus


103


Aplicações com Function block

AI

PID

AO

Básico

PID

AO

PID

AI AI

Cascata

PID

AO

AI AI

RA

Relação

PID

AO

PID

AI AI AI

Controle de nível decaldeiras a 3 elementos

VazãoÁgua

Nível VazãoVapor


104


FT

FY

TT

PID SECUNDÁRIO NO TRANSMISSOR DE VAZÃO

AI

AI PID

PID AO

FLEXIBILIDADE DE PROJETO

TT

FT

PID SECUNDARIO NO POSICIONADOR DA VÁVULA

AI

AI PID

PID AOFY


105


Tempo de Controle de Ciclo e Schedule

• Para uma configuração típica pode ser facilmente realizado em um tempo de ciclo de 200 ms ou menor.

INT

AIAOAR

PIDlinkbackground

200 ms


106


Device Description


107


O que é um “Device Description”(DD) ?

Uma descrição detalhada das características de um instrumento

Os “Device Descriptions são escritos em uma linguagem especial de programação chamada“Device Description Language”(DDL).

Tecnologia FOUNDATION fieldbus


108


Os Device Descriptions são fornecidos para um sistema anfitrião assim o anfitrião pode “interpretar” os dados fornecidos para o equipamento fieldbus.

Device Descriptions adicionalde diversos fabricantes .

PARA UMSISTEMAANFITRIÃO

Standard Device Descriptions da Fieldbus Foundation.

. . .

Z

StandardDD

A

FOUNDATION fieldbus Technology


109


Valor é lido de umequipamento fieldbus.

A Descrição do valor é lida de um anfitrião proveniente de um Device Description.

Número de dígitos de precisão

Unidade de Engenharia

Etiqueta do valor

25.50 Measured_Value

%

Fieldbus

Tecnologia FOUNDATION fieldbus


110


O Device Descriptions permite operação de equipamentos de diferentes fabricantes na mesma rede fieldbus com somente uma versão de interface de programação.

Device Descriptions

Fieldbus

Equipamento dofabricante A

DEVICE DESCRIPTION

Equipamento dofabricante B


111


RECURSOS AI PID

TEMP VAZÃO

PARAMETROSUNIVERSAIS

PARAMETROSDE BLOCOS

DE FUNÇÕES

PARAMETROSDE BLOCOS

TRANSDUTORES

PARAMETROSESPECIFICOS

DO FABRICANTE

BLOCO DERECURSOS

BLOCOSTRANSDUTORES

BLOCOS DEFUNÇÕES

DEFINIDOS PELAESPECIFICAÇÃO

DA FIELDBUSFOUNDATION

DEFINIDOS PELOFABRICANTE

DEVICE DESCRIPTIONS


112


Apresentação SmarApresentação SmarEvolução do Controle de ProcessoEvolução do Controle de ProcessoVisão GeralVisão GeralEvolução dos transmissoresEvolução dos transmissoresComparação do 4-20 mA com o Foundation FieldbusComparação do 4-20 mA com o Foundation FieldbusBenefícios Foundation FieldbusBenefícios Foundation FieldbusO que é Fieldbus FoundationO que é Fieldbus FoundationTecnologia Foundation FieldbusTecnologia Foundation FieldbusSmar Foundation FieldbusSmar Foundation FieldbusPrática

Agenda


113


SMAR & FIELDBUS

• PRIMEIRA INSTALAÇÃO EM NOVEMBRO 1994.• MAIS DE 130 SISTEMAS VENDIDOS.• PRIMEIRO TESTE DO STACK DE COMUNICAÇÃO

FIELDBUS EM FRAUNHOFER INSTITUTE ( GERMANY ).• FIELDBUS PROVEDOR DE SOLUÇÕES.• TESTE DO NÍVEL H2 PARA FIELDBUS FOUNDATION.


114


S YSTEM

PLACA FB + FB SSW FB STACK

COMPONENTES INTEGRAÇÃO DO EQUIPAMENTOELECTRÔNICO NA SUA APLICAÇÃO

smarFB2050

1993

APPLICATIONOBJECT

DICTIONARY

COMMUNICATIONSTACKLM/LAS

ORBASIC

OPERATIONAL

DEPENDENT MODULEPHYSICAL LAYER/TIMERS

FUNCTIONBLOCKSHELL

TANK

READGET-OD

WRITEPUT-OD

REQUEST INTERRUPT

EXECUTE

PLACA

FB


115


COMPONENTES DO SISTEMAPressãoVazãoNívelVolumeMassaDensidade

Temperatura

IF3024-20 mA

FI3024-20 mA

FP3023-15 psi

Posicionador de Válvula

LC700 - Cartão Fieldbus


116


Transmissor de Pressão Fieldbus LD302• Sensor capacitivo• 40:1 de rangeabilidade para todos os

modelos• 0.1 % de precisão para todos os modelos• Linha Completa

– D, M, L, A, H, S e T– Selo Remoto– Vários materiais

• 0-125 Pa para 0-40 MPa(0-1/2” to 0-5800 psi)

• Diagnósticos• Function blocks:

AI, PID, AR, SS, INT, SC


117


Transmissor de Temperatura Fieldbus TT302

• Duas entradas independentes• Entrada Universal

– RTD, TC, ohm, mV

– Compensação de junta-fria

– Isolação

– Linearização

• Diagnósticos• Diagnósticos do Sensor• Function blocks:

AI x 2, PID, AR, SS, SC– Calculos: média, diferencial,

max, min, sensor especial


118


Posicionador de Válvula Fieldbus FY302• Sensor de posição sem

contato• Versátil

– Movimento Linear ou rotatório

– Simples ou dupla ação

• Diagnósticos• Diagnósticos da válvula e

atuador• Modo Fail-safe• Function blocks:

– AO, PID, AR, CS, SPLT


119


Conversores Fieldbus • IF302 - Três entradas de corrente

– 4-20 mA, 0-20 mA– Function blocks:

AI x 3, PID, AR, SS, SC, INT

• FI302 - Três saídas de corrente– 4-20 mA– Modo Fail-safe– Function blocks:

AO x 3, PID, AR, CS, SPLT

• FP302 - Saída Pneumática– 20-100 kPa, 3-15 psi– Modo Fail-safe– Function blocks:

AO, PID, AR, CS, SPLT


120


Conecção IF302

• As três entradas tem positivo comum.

#1

#2

#3

Equipamento 4-20 mAFieldbus

Fonte de alimentação convencional

+-

+-

+-


121


Conecção FI302

• A Fonte de alimentação para equipamento 4-20 mA é necessária.

#1

#2

#3

Eqipamento 4-20 mAFieldbus

Fonte de alimentação convencional

+-

+-

+-


122


LC700

• Módulo de interface Fieldbus• 1024 pontos discretos I/O• 256 pontos analogicos I/O• Diagrama Ladder e function blocks• Diagnósticos• Memória de 30 KB• MODBUS


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Aplicações do Controlador Programável

• Lógica e sequêncial• Temporizador e contador• Pontos digitais-I/O• Analógicos-I/O• Alarmes• Intertravamentos• Motor e controle de bomba• Controle PID e aritmético• Interface Fieldbus


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INTEGRAÇÃO PLC & FIELDBUS BLOCOS

MODBUS

LC700

PCI

FIELDBUS H1

LC700FIELDBUSCARD

CIDD

ALM

MODE

CIAD8

8

COAD8

CODD8

PLC

FIELDBUS

PC BUS


125


SB302 Barreira de segurança Fieldbus• Isolada

• Quatro áreas de segurança por barreiras.

• Repetidor de sinal

PS


126


SB302 Fieldbus Repetidor

PSPSPS

PS PS

• Extenção da rede para 9,500 mts.

• No máximo 4 repetidores por rede.


127


PCI302 Interface Fieldbus

• Quatro canais Fieldbus• Oito cartões por estação• LAS e bridge• Múltiplos function blocks adicionais:

– PID, AR, SPG, AALM, INT, SC etc.

• CPU RISC dedicada

PCI302 PCI302


128


SYSCONSISTEMA CONFIGURADOR FIELDBUS


129


SYSCONSOFTWARE DE

CONFIGURAÇÃOE MANUTENÇÃO

INTERFACEHOMEM MÁQUINA

BT302 TERMINADOR

LC700INTERFACE

BINÁRIA

FIELDBUS H1

PCICARTÃO

FIELDBUS PC

SB302 BARREIRA DE

SEGURANÇA INTRÍNCECA

FIELDBUS H1

LD302TRANSMISSORDE PRESSÃO DIFERÊNCIAL

TT302TRANSMISSOR DE

TEMPERATURA

IF302CONVERSOR

CORRENTE (4-20mA)PARA FIELDBUS

FP302 / FY302(3-15 psi)

CONVERSOR/POSICIONADOR

FI302CONVERSOR

FIELDBUS PARA CORRENTE (4-20mA)

SOLUÇÃOFIELDBUS


130


Apresentação SmarApresentação SmarEvolução do Controle de ProcessoEvolução do Controle de ProcessoVisão GeralVisão GeralEvolução dos transmissoresEvolução dos transmissoresComparação do 4-20 mA com o Foundation FieldbusComparação do 4-20 mA com o Foundation FieldbusBenefícios Foundation FieldbusBenefícios Foundation FieldbusO que é Fieldbus FoundationO que é Fieldbus FoundationTecnologia Foundation FieldbusTecnologia Foundation FieldbusSmar Foundation FieldbusSmar Foundation FieldbusPráticaPrática

Agenda


131



132



133



134


BLOCO AI


135


BLOCO PID


136


BLOCO AO


137


PARAMETRIZAÇÃO DO EXERCÍCIO 01PARAMETRIZAÇÃO DO EXERCÍCIO 01

BLOCO AI (LD302)BLOCO AI (LD302)

MODE_BLK : AUTOLOCAL

PV_SCALE : 0 - 75 inH2O

OUT_SCALE : 0 - 150 L/Min

LTYPE : Sqr Root

LCD1 : AI OUT

LCD2 : PID OUT


138



BLOCO PID (LD302)BLOCO PID (LD302)


PV_SCALE : 0 - 150 L/Min

OUT_SCALE : 0 -100 %

BLOCO AO (FI302)BLOCO AO (FI302)

MODE_BLK : AUTOCAS

PV_SCALE : 0 - 100%

OUT_SCALE : 0 - 100%

LCD1 : AO OUT (1)


139



140



141



BLOCO AI (TT302)


PV_SCALE : 0 - 500 0C

OUT_SCALE : 0 - 500 0C

LCD1 : PID - PV

LCD2 : PID - OUT

TRANSDUCER (TT302)

RTD : PT100IEC3 WINE


142



BLOCO PID (TT302)


PV_SCALE : 0 - 500 0C

OUT_SCALE : 0 - 400 Kg/h

BLOCO AI (LD302)


PV_SCALE : 0 - 200 inH2O


LTYPE : Sqr Root


143



BLOCO PID (LD302)

MODE_BLK : AUTOCASPV_SCALE : 0 - 400 Kg/hOUT_SCALE : 0 - 100 %LCD1 : PID - SPLCD2 : PID - PV

BLOCO AO (FI302)

MODE_BLK : AUTOCASPV_SCALE : 0 - 100 %OUT_SCALE : 0 - 100 %

LCD1 : AO - OUT (1)


144


EXERCÍCIO 03


145


AI

PID

AO

ISS ARTH AI

INTG

OUT

IN

BKCAL_OUT

CAS_IN

BKCAL_INOUT

OUT

BKCAL_IN

SEL_1

OUT

IN OUT

IN_1

CAS_IN

BKCAL_OUT

TAGFT-124

TAGFY-124

TAGFQI-124

TAGFX-124

TAGFCV-123

TAGFIC-123

TAGFT-123

TAGPRESSÃOEND 6 TAG

TEMPERATURAEND 7

TAGPRESSÃOEND 6

TAGCONVERSOREND 8


146


BLOCO ISSBLOCO ISS


147


BLOCO ARTHBLOCO ARTH


148



149


BLOCO INTGBLOCO INTG


150



BLOCO AI (LD302)

MODE_BLK : AUTOLOCALPV_SCALE : 0 - 200 inH2O


LTYPE : Sqr Root

BLOCO PID (LD302)

MODE_BLK : AUTOCAS

PV_SCALE : 0 - 100 Kg/h

OUT_SCALE : 0 - 100 %

LCD1 : AI - PIDLCD2 : PID - SP

BLOCO INTEGRADOR (LD302)

MODE_BLK : AUTOCASTIME_UNITS : MININTEG_OPTS : FLOW FORWARD

INTEG_TYPE : UP_DEMOUT_UNIT : kgOP_CMD : NOT RESET


151



BLOCO AI (TT302)

MODE_BLK : AUTOLOCALPV_SCALE : 100 - 300 OHM


BLOCO ISS (TT302)

MODE_BLK : AUTOCASPV_SCALE : 0 - 100 kg/h

OUT_SCALE : 0 - 100 Kg/hSEL_TYPE : MULTIPLEXERIND_D : 0

BLOCO AO (FI302)

MODE_BLK : AUTOCASPV_SCALE : 0 - 100 %

OUT_SCALE : 0 - 100 %LCD1 : AO - OUT (1)


152


BLOCO ARTH (TT302)

MODE_BLK : AUTOCASPV_UNIT : kg/h

OUT_UNIT : Kg/h


A_TYPE : 5

K1 = 1/2 ; K5 = 1,1

K2=K3=K4=K6 = 0

RANGE_HI : -10

RANGE_LO : -9SPREM = OUT = PV/2 + 10 %LCD1 : AI - OUTLCD2 : ARTH - OUTLCD3 : ISS - OUT

BLOCO TRANSDUCER (TT302)

SENSOR : OHM 400 - 3 WIRES


153


EXERCÍCIO 04EXERCÍCIO 04


154



155


BLOCO SPLTBLOCO SPLT


156


BLOCO AI (TT302)

MODE_BLK : AUTOLOCALPV_SCALE : 0 - 500 0C

OUT_SCALE : 0 - 500 0C


BLOCO PID (TT302)

MODE_BLK : AUTOLOCALPV_SCALE : 0 - 500 0C

OUT_SCALE : 0 - 100 %

BLOCO AO-1 (FI302)


OUT_SCALE : 0 - 100 %

BLOCO TRANSDUCER (TT302)

SENSOR : RTD(PT100-IEC)3 WIRES


157



BLOCO SPLT (FI302)

MODE_BLK : AUTOCASIN_SCALE : 0 - 100 %

OUT_1SCALE : 0 - 100 % OUT_2SCALE : 0 - 100 %A_TYPE : SPLITER (X;Y)LOCAL VAL_1 : YES

LOCAL VAL_2 : YES

IN_ARRAY : (0,48,50,100)

OUT_ARRAY : (100,0,0,100)

BLOCO AO-2 (FI302)


OUT_SCALE : 0 - 100 % LCD-1 : AO - OUT(1)

LCD 2 : AO - OUT(2)


158


EXERCÍCIO 05EXERCÍCIO 05


159



160


BLOCO CHARBLOCO CHAR


161


BLOCO AI (LD302)

MODE_BLK : AUTOLOCALPV_SCALE : 0 - 200 inH2O

OUT_SCALE : 0 - 3 m


BLOCO PID (LD302)

MODE_BLK : AUTOLOCALPV_SCALE : 0 - 3 m

OUT_SCALE : 0 - 100 % LCD-1 : AI - OUT

LCD 2 : CHAR - OUT


162


BLOCO CHAR (LD302)

MODE_BLK : AUTOCASX_UNIT : %

Y_UNIT : %


CURV_INPUTS : (0,20,40,50,70,80,100)CURV_OUTPUTS : (0,10,25,50,55,65,100)BY-PASS : NOT BY-PASS

BLOCO AO (FI302)

MODE_BLK : AUTOCASPV_SCALE : 0 - 100 %OUT_SCALE : 0 - 100 %LCD-1 : AO - OUT (1)

Fieldbus Teoria

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