Foundation Fieldbus H1

• Информационные материалы

  Информационные материалы

  В зависимости от предпочтений PROFIBUS PA или FOUNDATION Fieldbus (FF) H1 может использоваться в PCS7 для подключения датчиков и исполнительных механизмов.

  Свойства FOUNDATION Fieldbus H1

  В равной степени как и PROFIBUS PA, FOUNDATION Fieldbus H1 базируется на стандарте IEC 61158‑2. С использованием метода передачи MBP (Manchester Coded; Bus Powered), передача данных и питание узлов сети осуществляется через экранированный двухпроводной кабель. Скорость передачи составляет 31.25 Kbit/s.

  На одном сегменте  сети может размещаться до 32 узлов (1 coupler + field devices).

  Длина сегмента может составлять до 1900 m. При расчете полной длины сегмента следует учитывать кабели подключения самих устройст и качество испльзуемого кабеля. Кабели подключения устройств могут быть до 120м. В зависимости от их количества на один сегмент максимальная длина кабеля может быть короче (более детально в секции "Технические спецификации").

  При использовании соответствующих барьеров, искробезопасные устройства могут использоваться с FOUNDATION Fieldbus H1 в опасных зонах. В таких случаях длина кабеля подключения устройства не может превышать 60м.

  FOUNDATION Fieldbus H1 использует циклическую и асинхронную передачу данных. Критические к времени выполнения задачи, такие как сбор процессных данных, выполняются циклически по точному расписанию. Другие задачи, такие как диагностика, обслуживание и параметрирование, выполняются в асинхронном режиме.

  Управление устройством с EDD

  Полевые устройства, с точки зрения управления, различаются по нескольким критериям обработки данных: "device block" (специфическая для устройства информация), "function block" (реализованные функции), и "transmission block" (передача данных). Базовые функции устройств, например, аналоговый взод, цифровой выход и др, реализуются на основе стандартизированных функций и блоков передачи данных.

  Fieldbus Foundation определяет описания базовых функций конкретных типов устройст с помощью EDD.

  Описания устройстd интерпретируются с помощью SIMATIC PDM V7.0 и выше.

  Локальное управление

  Функциональные и блоки передачи данных могут объединяться для формирования контуров управления. При использовании с соттветствующим устройством, такое приложение работает независимо от системы управления и головного контроллера..

  Отличительные характеристики

  • Передача питания полевым устройствам
  • Топология: шина, дерево, кольцо
  • Встраивание в опасные зоны искробезопасных устройств с сответствующими барьерами
  • Детерминированный цикл передачи данных
  • Стандартный шинный интерфейс и интеграция устройств посредством стандартизованных описаний
  • Поддержка "Локального управления"

  Дизайн

  

  Типовые прменения FOUNDATION Fieldbus H1

  Полевые сегменты, которые используют FF маршрутизаторы между PROFIBUS DP и FOUNDATION Fieldbus H1, могут конфигурироваться следующим образом:

  Линейная архитектура с одиночным соединителем (coupler)

  FF полевые устройства объединяются в линейный сегмент посредством 8 активных полевых распределителей (AFD). Подключение устройств к AFDs осуществляется посредством защищенных от короткого замыкания отдельных кабелей. Линейный сегмент может соединяться с обычным или резервированным PROFIBUS DP посредством FF Link. Последний в сегменте AFD автоматически активирует сетевой терминальный резистор.

  Линейная архитектура с резервированным соединителем 

  Активный полевой распределитель (AFS) соединяется с резервированной парой соединителей (2 FDC 157) в FF Link, интегрируя таким образом линейный сегмент с распределителями. Соединители могут быть заменены во время работы. FF полевые устройства подключаютя аналогично описанному выше способу.

  Кольцевая архитектура с соединителем и резервированием среды передачи

  Максимальная надежность подключения достигается при использовании кольцевого сегмента FOUNDATION Fieldbus H1, который создается посредством резервированной пары соединителей (2 FDC 157) в FF Link. До 8 активных полевых распределителей (AFD) объединяют FF полевые устройства в кольцевой сегмент. В случае возникновения ошибок происходит автоматическая активация терминальных резисторов и переконфигурирование путей передачи данных. Расширение кольца и замена соединителей возможна в процессе работы.

  Функции

  Свойства FOUNDATION Fieldbus H1

  Как и PROFIBUS PA, FOUNDATION Fieldbus H1 основан на стандарте IEC 61158‑2. Используя MBP (манчестерский код, питание по шине, Manchester Coded, Bus Powered) способ передачи, передача цифровых данных и питание узлов шины совмещены в в экранированном двухжильном кабеле. Постоянная скорость передачи составляет 31.25 Кб/с.

  До 32 узлов шины (1 шлюз + полевые устройства) могут работать на сегменте шины (обычно от 8 до 12 устройств). Полевые устройства интегрированы в сегмент шины через активные шинные распределители AFD4 и AFD8 (допуск для Ex зоны 2/22) а также через AFDiS (допуск для Ex зоны 1/21). Взрывобезопасные FF-устройства подключенные через активный шинный распределитель AFDiS могут устанавливаться в опасные области в соответствии с Ex зоной 1/21 или 0/20.

  Общая длина сегмента шины ограничена 1 900 м. Если используются AFD4/AFD8, длина ответвлений для подключения устройств и количество используемого кабеля должно быть также учтено при расчете общей длины сегмента шины. Ответвления AFDiS не берутся в расчет общей длины сегмента шины.

  Ответвления могут иметь следующую максимальную длину:

  • до 120 м в соответствии с IEC 61158‑2;
  • до 60 м в соответствии с IEC 60079‑27 (FISCO).

  Используя активные полевые распределители AFD4/AFD8, макимальные величины могут быть уменьшены в зависимости от количества ответвлений сегмента шины (за дополнительной информацией, см. в разделе "Технические данные"). При использовании активного полевого распределителя AFDiS, это ограничение снимается за счет встроенного повторителя.

  SIMATIC Fieldbus Calculator обеспечивает помощь в расчете и проектировании сегмента шины:
  http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/53842953

  FOUNDATION Fieldbus H1 объединяет циклический и ациклический обмен. Задачи, критичные ко времени реакции такие как передача данных процесса выполняются циклически в соответствии с точным графиком обработки. С другой стороны, некритичная ко времени информация, такая как данные обслуживания / диагностики, данные конфигурации или параметров передаются ациклически.

  Управление устройствами через EDD

  Данные полевых устройств для последующих типов блоков распределены в соответствии с моделью блока:

  • блок устройства (информация, специфичная для устройства);
  • функциональный блок (представленные функции);
  • Блок передачи (функция для управления входными/выходными переменными функционального блока).

  Fieldbus Foundation предоставляет предварительно определенные описания устройств (стандарт DD) для базовых функций специфичных типов полевых устройств. Базовые функции устройств (напр. аналоговый вход, цифровой выход, и т.д.) представлены средствами различных стандартных функций и блоков передачи данных.

  Описания устройств интерпретируются при помощи SIMATIC PDM V8.0.

  Регулирование в полевых устройствах

  Функциональные и передающие блоки могут быть связаны для формирования контуров регулирования. Совместно с подходящими полевыми устройствами, такое организация регулирования работает независимо от контроллера (системы автоматизации) системы управления.

  Характерные особенности с первого взгляда

  • Питание полевых устройств через шину;
  • топология: линейная, древовидная, кольцевая;
  • интеграция взрывобезопасных полевых устройств в опасные зоны через барьеры;
  • детерминированное время отклика;
  • совместимость благодаря стандартизированному интерфейсу шины и интеграции устройств со стандартными описаниями устройств;
  • поддержка функции "регулирования в поле".

  Интеграция

  Интеграция в SIMATIC PCS 7

  FOUNDATION Fieldbus H1 интегрируется в систему управления SIMATIC PCS 7 с использованием устройства связи с PROFIBUS DP. SIMATIC FF Link, включающий один или два соединителя в зависимости от выбранной архитектуры сегмента шины, служит маршрутизатором между PROFIBUS DP и FOUNDATION Fieldbus H1.

  Инжиниринг FOUNDATION Fieldbus H1 сегментов осуществляется таким же образом ка и для PROFIBUS PA. Диагностическая информация и конфигурационные данные FF Link и FF устройств доступны посредством SIMATIC PCS 7 Maintenance Station. SIMATIC PCS 7 генерирует диагностические экраны автоматически.

  Системные требования:

  • ПО SIMATIC PCS 7 V7.1+ SP2 или выше
  • SIMATIC PDM V7.0 или выше

  Технические данные

  FOUNDATION Fieldbus H1
  Способ передачи	MBP
  Скорость передачи	31.25 Kbit/s
  Кабель	2-проводной экранированный
  Топология	Шина, дерево, кольцо
  Количество FF устройств на сегмент/FF Link	31
  Количество AFDs на сегмент/FF Link	8
  Max. потребление тока всех FF устройств	1 A
  Длина кабеля на сегмент	1900 m
  Длина кабелей подключения в зависимости от их числа
  от 1 до 12 кабелей подключения	120 m
  от 13 до 14 кабелей подключения	90 m
  от 15 до 18 кабелей подключения	60 m
  от 19 до 24 кабелей подключения	30 m
  от 25 до 31 кабелей подключения	1 m