Trabalho de Foudation Fieldbus rev1

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Foundation Fieldbus
Historico
A tecnologia Foundation Fieldbus foi desenvolvida pela Fieldbus Foundation (Fundacao Fieldbus). 
Esta fundaçao foi formada por um grupo de companhias de automacao com o objetivo de criar um unico, aberto, internacional e interoperavel padrao Fieldbus.
Visão Geral Foundation Fieldbus
O Foundation Fieldbus é um sistema da comunicação totalmente digital, em série e bidirecional que conecta equipamentos “Fieldbus” tais como sensores, atuadores e controladores. O fieldbus é uma rede local (LAN) para automação e instrumentação de controle de processos, com capacidade de distribuir o controle no campo.
Ao contrário dos protocolos de rede proprietários, o Fieldbus não pertence à nenhuma empresa, ou é regulado por um único organismo ou nação.
Atenção: Não confundir!
Fieldbus Foundation - É uma Fundação formada por empresas de automação de controle de processos e manufatura para desenvolver um fieldbus simples, aberto, internacional e Inter operável. É baseado nas normas IEC e ISA.
Foundation Fieldbus - É uma rede local (LAN) para instrumentos, usada em automação e processos e manufatura, com capacidade para distribuir as aplicações de controle através da rede.
Quais as Vantagens da Rede FieldBus?
Redução de Hardware
A rede fieldbus apresenta um sistema de comunicação serial do tipo two-way totalmente digital que interconecta equipamentos de campo (field) como sensores, atuadores e controladores.
Redução de Hardware
Foundation Fieldbus usa o padrão “Blocos de Função” para implementar a estratégia de controle. Os Bloco de função são funções de automação padronizadas. Muitas funções do sistema de controle funciona como entrada analógica (todas), as saídas analógicas (AO) e controle Proporcional / Integral / Derivativo (PID) pode ser executado pelo dispositivo de campo através da interligação dos Blocos de Função. 
A consistência do projeto do bloco orientado dos blocos de funções permitem a distribuição de funções em equipamentos de campo de fabricante diferentes de maneira integrada e sem emendas. A distribuição de controle em dispositivos de campo pode reduzir a quantidade de E/S e a necessidade de equipamentos de controle incluindo arquivos de cartão, gabinetes e fontes de alimentação.
Economia na instalação
O Fieldbus permite a muitos dispositivos serem conectados com um único par de fios. Isso resulta em cabos menores, barras de segurança menores e gabinetes ordenados.
Qualidade e quantidade de dados
Em sistemas de automação tradicionais, a quantidade de informação disponível para o usuário não vai além das variáveis de controle. Na Foundation Fieldbus, a quantidade é muito maior devido principalmente às facilidades da comunicação digital. Além disso,o fieldbus tem sua resolução aumentada e nenhuma distorção (conversão A/D ou D/A), que dá maior confiabilidade ao controle.
Qualidade e Quantidade de dados
O fieldbus permite múltiplas variáveis de cada dispositivo a ser traduzido no sistema de controle de arquivos, análise de tendência, estudos de processos de otimização e geração de relatório, a resolução alta e a característica de ser livre de distorções da comunicação digital possibilitam uma capacidade de controle aperfeiçoada que pode aumentar os rendimentos do produto.
Manutenção
O auto teste e a capacidade de comunicação dos microprocessadores dos dispositivos de fieldbus ajudam a reduzir o tempo de manutenção e melhoram a segurança da planta. Na detecção de condições anormais ou na necessidade de manutenção preventiva, o pessoal de manutenção e o de operação da planta podem ser notificados. 
Isto permite iniciar uma ação corretiva de maneira rápida e segura.
Características da Rede de comunicação Foundation Fieldbus
Existem duas redes Foundation Fieldbus:
H1- Menor velocidade(31,25kbps), interligação de instrumentos: sensores , atuadores, etc.
HSE- Alta velocidade (100Mbps), integração com as demais redes e ligação de dispositivos como CLP e outros drives.
(High Speed Ethernet)
Rede HSE(High-SpeedEthernet)
Baseado em Ethernet IP e TCP com 4 tipos básicos de equipamentos:
Linking Device(LD)-é um equipamento HSE que conecta uma ou mias redes H1 à rede HSE;
Ethernet Device(ED)-é um equipamento HSE que se conecta a medições e aplicações de controle(supervisório);
Gateway Device(GD)- é um equipamento HSE que conecta um protocolo não FF à rede HSE (exemplo Hart);
Host Device(HD)-é a estação de operação,ou mesmo um DCS ou CLP.
IEC61158-2(Rede H1)
Codificação Manchester: Trata-se de uma comunicação síncrona que envia os sinais de dados combinados com o relógio.
Características Físicas da Rede Foudation Fieldbus
A Tecnologia do Fieldbus Foundation consiste de três partes:
1) a Base Física;
2) a “Pilha” de Comunicação ;
3) a Aplicação de Usuário.
Os sistemas abertos interconectam (OSI) a base em um modelo de comunicação que é usado para modelar estes componentes.
Nível de tensão do sinal: 750 a 1000 mV.
Camadas utilizadas: Física (Physical Layer), Enlace (Data Link Layer), Aplicação (Application Layer) e Interface com o Usuário (User Interface).
Velocidade de transmissão utilizada: modo H1 – 31,25 Kbps. modo HSE – 10 Mbps ou 100 Mbps
Tipo de codificação: Manchester.
Alimentação: cada equipamento na rede deve ser alimentado com no mínimo 9V. Essa alimentação pode ser externa ou via barramento.
Comprimento máximo do segmento: 1900m sem repetidor (H1) e 100 m (HSE). É permitido o uso de até 4 repetidores, o que faz com que a extensão da rede alcance 9,5 km.
Número de equipamentos no barramento: até 32. Este número pode variar de acordo com a classificação da área, o consumo de corrente nestes equipamentos, as distâncias envolvidas entre mestre e escravos e o tipo de cabo utilizado na instalação.
Áreas com segurança intrínseca: utilização de até 9 equipamentos em áreas classificadas como Grupo IIC e até 23 equipamentos em áreas classificadas como Grupo IIB. Esses valores usam como referência uma corrente quiescente de 10 mA.
Topologias: barramento, árvore ou estrela.
Diferencial
O protocolo FOUNDATION fieldbus é semelhante a vários outros padrões existentes, porém, se destaca por possuir um LAS (Link Active Scheduler). O LAS é uma entidade responsável por gerenciar as mensagens. Um outro diferencial é a possibilidade de usar um Mestre Backup na rede. Com isto, um equipamento de campo pode ser configurado para assumir o controle da rede caso haja algum problema no controlador principal. Isto assegura que a rede não pare de funcionar enquanto o problema não é resolvido. Isto é possível pois, a base para a arquitetura de um equipamento FF é formada por blocos funcionais, que são responsáveis por executar tarefas como, aquisição de dados, controle PID, cálculos e atuação . Os blocos funcionais possuem algoritmos e bases de dados que são definidos pelo usuário. Os parâmetros de cada bloco são endereçados no Fieldbus FOUNDATION através do esquema TAG/PARÂMETRO/NOME .