Fieldbus
Un fieldbus ou l'autobus de champ de est un réseau informatique industriel pour la commande distribuée en temps réel.
Un complexe a automatisé le &mdash de système industriel de ; dire une chaîne de montage de fabrication &mdash ; a besoin habituellement d'une hiérarchie organisée des systèmes de contrôleur pour fonctionner. Dans cette hiérarchie il y a habituellement une interface de machine humaine de (HMI) au dessus, où un opérateur peut surveiller ou actionner le système. Ceci est typiquement lié à une couche moyenne de contrôleurs programmables (PLC) de logique de par l'intermédiaire non d'un système de communications critique de temps (par exemple Ethernet ). Au fond de la chaîne de commande est le fieldbus qui lie le PLCs aux composants qui effectuent réellement le travail tel que les moteurs électriques des déclencheurs des sondes , les lumières de console, les valves des commutateurs et les conjoncteurs
Quel est fieldbus ?
Fieldbus est un système de réseau industriel pour la commande distribuée en temps réel. C'est une manière de relier des instruments à une usine . Fieldbus travaille à une structure de réseau qui permet typiquement la guirlande, l'étoile, l'anneau, la branche, et les topologies de réseau de d'arbre . Précédemment des ordinateurs ont été reliés using le RS-232 (raccordements périodiques ) par lequel seulement deux dispositifs pourraient communiquer. Ce serait l'équivalent de l'arrangement actuellement utilisé de communication de 4-20 mA qui exige que chaque dispositif a son propre point de communication au niveau de contrôleur, alors que le fieldbus est l'équivalent du LAN-type courant les raccordements , qui exige seulement une communication au niveau de contrôleur et permet le multiple (100) du les points analogues de Digitals de et de à relier en même temps. Ceci réduit la longueur du câble exigé et le nombre de câbles exigés. En outre, puisque les dispositifs qui communiquent par le fieldbus exigent un microprocesseur , des points multiples sont typiquement fournis par le même dispositif. Quelques dispositifs de fieldbus soutiennent maintenant des arrangements de commande tels que la commande du PID du côté de dispositif au lieu de forcer le contrôleur à faire le traitement.
Histoire
Bien que la technologie de fieldbus ait été autour depuis 1988, avec l'accomplissement de la norme d'AIS S50.02, le développement de la norme internationale ait pris beaucoup d'années. En 1999, le comité de normalisation du CEI SC65C/WG6 s'est réuni pour résoudre la différence dans la norme de fieldbus du CEI d'ébauche. Le résultat de cette réunion était la forme initiale de la norme du CEI 61158 avec huit ensembles différents de protocole appelés le " ; Types" ; comme suit :Cette forme de " ; standard" ; a été développé pour le marché commun européen , concentre moins sur la vulgarisation, et réalise la première fois son &mdash de but primaire ; élimination d'atteinte à la liberté du commerce entre les nations. Des issues de la vulgarisation sont maintenant laissées aux consortiums internationaux qui soutiennent chacun des types de norme de fieldbus. Presque dès que ce " ; monster" 8-headed ; était approuvé, le travail de développement de normes du CEI arrêté et le comité a été dissous. Un nouveau comité SC65C/MT-9 du CEI a été formé pour résoudre les conflits dans la forme et la substance dans les plus de 4000 pages du CEI 61158. Le travail sur les types de protocole ci-dessus est essentiellement complet. De nouveaux protocoles, comme pour des fieldbuses de sûreté ou des fieldbuses Ethernet-basés en temps réel sont acceptés dans la définition de la norme internationale de fieldbus pendant un cycle de cinq ans typique d'entretien.
Les additions récentes ou les additions prévues au CEI 61158 incluent mais ne sont pas limitées :
La BASE Fieldbus et les technologies de Profibus sont maintenant généralement mises en application dans le champ à régulation de processus, pour des nouveautés et le commandant remet en état. En 2006, la Chine a vu les plus grandes installations de systèmes de FF à NanHai et SECCO, chacun avec environ 15000 dispositifs de fieldbus s'est relié.
Spécifications du CEI 61158
Il y avait beaucoup de technologies de concurrence pour le fieldbus et l'espoir original pour un mécanisme unifié simple de communications n'a pas été réalisé. Ceci ne devrait pas être inattendu puisque la technologie de fieldbus doit être mise en application différemment dans différentes applications ; le fieldbus des véhicules à moteur est fonctionellement différent de la commande d'usine de fabrication. L'édition finale du CEI standard 61158 du CEI permet 8 technologies. Le CEI 61158 comprend les pièces suivantes, sous les communications de données générales de Digitals de titre pour la mesure et la commande - Fieldbus pour l'usage dans des systèmes de contrôle industriels :
Partie : Vue d'ensemble et conseils pour le CEI 61158 séries
Partie : Spécifications de couche physique et définition de service
Partie : Définition de service data-link
Partie : Spécifications de protocole data-link
Partie : Définition de service de couche application
Partie : Spécifications de protocole de couche application
Normes
Il y a une large variété de normes de fieldbus de coïncidence. Certaines de les plus employés couramment incluent :Comme-Interface
Le PEUT
CANopen
DeviceNet
SERCOS_interface
EtherCAT
Fieldbus de BASE de
Protocole de CERF de
Ethernet industriel
Interbus
LonWorks
Modbus
PROFIBUS
BITBUS
CompuBus
SafetyBUS p
Voir la liste de des protocoles d'automation pour plus d'exemples.
Avantage de coût de fieldbus
Un avantage important d'exécution de fieldbus est l'épargne dépenses d'investissement d'investissement (CAPEX) liée à l'élimination de câble ; les dispositifs multiples partagent des fil-paires afin de communiquer au-dessus du réseau type bus et l'épargne est également commission plus prompte traversante disponible.Les utilisateurs ont maintenant constaté que l'entretien continu et l'exécution de système à régulation de processus également sont très sensiblement augmentés en adoptant des systèmes de fieldbus, qui a comme conséquence l'épargne des dépenses d'opérations de (OPEX).
Gestion de réseau de Fieldbus
La base basé aux EU de Fieldbus définit le fieldbus comme : " de ; … un système de communication all-digital, périodique, bi-directionnelle qui relie ensemble l'équipement de mesure et de commande tel que des sondes, des déclencheurs et des contrôleurs. Au niveau bas dans la hiérarchie des réseaux d'usine, il sert de réseau local (LAN) aux instruments utilisés dans des applications à régulation de processus et de fabrication d'automation et a des possibilités intégrées pour distribuer l'application de commande à travers le réseau. En outre, un Fieldbus doit être un système ouvert qui est soutenu par plusieurs fournisseurs, et non attaché à un technology." simple ; Excepté le ARCNET , qui a été conçu dès 1975 pour la connectivité de bureau et les usages plus tard trouvés dans l'industrie, la majorité de normes de fieldbus ont été développées dans les années 80 et sont devenues entièrement établie dans le marché pendant le milieu des années 90. Aux Etats-Unis, le Allen-Bradley a développé les normes qui se sont par la suite développées dans le DeviceNet et le ControlNet ; en Europe, le Siemens et d'autres fabricants ont développé un protocole qui s'est transformé en PROFIBUS.Pendant les années 80, pour résoudre des problèmes de transmission entre différents systèmes de contrôle dans des voitures, le allemand Robert Bosch Gmbh de compagnie a développé la première fois le réseau de région de contrôleur de (POUVOIR). Le concept du BIDON était que chaque dispositif peut être relié par un ensemble simple de fils, et chaque dispositif qui est relié peut librement échanger des données avec n'importe quel autre dispositif. POUVOIR bientôt émigré dans le marché d'automation d'usine (avec beaucoup d'autres).
En dépit de chaque technologie partageant le nom générique du fieldbus le divers fieldbus ne sont pas aisément interchangeable. Les différences entre eux sont si profondes qu'elles ne puissent pas être facilement reliées entre eux. Pour comprendre les différences parmi des normes de fieldbus, il est nécessaire de comprendre comment des réseaux de fieldbus sont conçus. Concernant le modèle OSI, Des normes de fieldbus sont déterminées par les médias physiques du câblage, et des couches une, deux et sept du modèle de référence.
Pour chaque technologie le milieu physique et les normes de couche physique décrivent amplement, en détail, l'exécution de la synchronisation de peu, la synchronisation, le codage/le décodage, le taux de bande, la longueur d'autobus et le raccordement physique de l'émetteur récepteur aux fils de communication. La norme de couche liaison de données est responsable entièrement de spécifier comment les messages sont prêts assemblé pour la transmission par la couche physique, gestion d'erreur, message-filtrant et de l'arbitrage d'autobus et comment ces normes doivent être mises en application dans le matériel. La norme de couche application, définit en général comment les couches de transmission de données sont connectées à l'application qui souhaite communiquer. Elle décrit des caractéristiques de message, des réalisations de gestion du réseau et la réponse à la demande de l'application des services. Les couches trois six ne sont pas décrites dans des normes de fieldbus.
Les comités techniques, consistés en les représentants de beaucoup de différentes compagnies, ont été responsables de transformer les caractéristiques originales en normes de l'OIN internationales. L'enfouissement, notamment, signale que le travail est en cours pour mettre en application un protocole commun de fieldbus. Ceci nécessitera un ensemble commun de services d'application-couche qui peuvent être fournis indépendamment des détails de l'exécution de bas-couche. Bien qu'infiniment dans sa enfance, on s'attend à ce que ce protocole puisse devenir réalité d'ici 2010. Si conçu pour des communications de bas niveau de sonde ou connectivité à niveau élevé de machine (ou toutes les deux), un Fieldbus est une technologie permettante importante pour un contrôleur d'architecture ouverte.
Inconvénients de fieldbus
Il y a des inconvénients à employer le fieldbus comparé au signal analogue standard du 4-20 mA (ou à 4-20 mA avec CERF ) :Les systèmes de Fieldbus de
sont un besoin de l'utilisateur plus complexe, ainsi d'être formé plus intensivement ou plus fortement - qualifié
Le prix des composants de fieldbus est plus élevé
Les dispositifs d'essai de Fieldbus sont plus complexes comparés au multimètre d'a (haut-Spéc.) qui peut être employé pour lire et simuler l'analogue 4-20 signaux de mA
Des temps de réaction légèrement plus longs avec le fieldbus, selon le système
Les fabricants de dispositif doivent offrir différentes versions de leurs dispositifs (par exemple sondes, déclencheurs) dus au nombre de différentes normes (incompatibles) de fieldbus. Ceci peut s'ajouter au coût des dispositifs et au difficilement du choix et de la disponibilité de dispositif.
Une ou plusieurs normes de fieldbus peuvent prédominer à l'avenir et d'autres peuvent devenir désuètes. Ceci augmente le risque d'investissement en mettant en application le fieldbus.
Développements courants
Ces dernières années un certain nombre d'Ethernet - des systèmes de communication industriels basés ont été établis, la plupart d'entre eux avec des prolongements pour la communication en temps réel. Ceux-ci ont le potentiel de remplacer les autobus traditionnels de champ à long terme. Actuellement l'issue arrêtant la plupart des réalisations de fieldbus d'Ethernet est la disponibilité de la puissance de dispositif. La plupart des dispositifs industriels de mesure et de commande doivent être actionnés à partir de l'autobus et le Puissance-Au-dessus-Ethernet (PoE) de ne livre pas assez. Voici une liste partielle des nouveaux systèmes de communication industriels Ethernet-basés :
EtherCAT
Ethernet Powerlink
SERCOS III
PROFINET E/S
ETHERNET/IP
VARAN
SafetyNET p
Ethernet industriel
Sûreté de Fieldbus
Fieldbus peut être employé pour les systèmes qui doivent répondre à des normes sûreté-appropriées comme le IEC ; 61508 ou EN ; 954-1 . Dépendre du protocole réel, fieldbus peut fournir des mesures comme des compteurs, centres de détection et de contrôle, écho, temps mort, identification unique d'expéditeur et de récepteur ou contre-vérification. La BASE Fieldbus et le Profibus ( PROFIsafe ) ont des variétés de leur protocole de transmissions qui sont compatibles avec des systèmes de sûreté.
Marché
Dans les systèmes à régulation de processus, le marché est dominé par le fieldbus FOUNDATION et la PA du PROFIBUS. Les deux technologies emploient la même couche physique (modulation courante Manchester-codée à 2 fils à 31.25 kilohertz) mais ne sont pas interchangeables. Comme guide général, les applications qui sont commandées et surveillé par PLCs (contrôleurs programmables de logique) tendre vers PROFIBUS, et les applications qui sont commandées et surveillé par système de contrôle (numérique/réparti) de DCS tendent vers la BASE Fieldbus. La technologie de PROFIBUS est faite à Profibus traversant disponible Internatonal avec des sièges sociaux à Karlsruhe, Allemagne. La technologie de Fieldbus de BASE est possédée et distribuée par la base de Fieldbus d'Austin, le Texas.| Random links: | Le Wyoming | Liste de leaders d'État en 1756 | Moteur de Chrysler 3.3 | Îles de paume | Gruta Rei font Mato | Fieldbus |