Полевая шина с высокой скоростью передачи данных

В настоящее время заканчивается разработка и тестирование высокоскоростной шины, в основу которой положена промышленная технология FastEthernet (100 Мбит/с) и стандарты полевой шины IEC/ISA. Эта новая разработка позволит удовлетворить высокие требования к скорости передачи данных для приложений автоматизации технологических процессов, используемых в промышленности.

Высокоскоростная полевая шина также позволит существенно сократить объем прокладываемых соединительных кабелей между различными устройствами для больших систем, что достигается за счет мультиплексирования нескольких сетей полевых шин H1 на одной резервируемой высокоскоростной полевой шине. Современные системы, использующие технологию полевых шин, пользуются сетями на основе шин H1, прокладываемых в помещение оператора, что избавляет от необходимости использовать H2, но, тем не менее, не ограничивает возможностей и достоинств технологии полевых шин.

 

 

Средства оповещения (алармы), события, окна просмотра и тренды

Полевые устройства передают сведения об их статусе и общем состоянии, что позволяет операторам и обслуживающему персоналу своевременно получать информацию о наличии ошибок в системе и об общем состоянии процесса. Полевые устройства также получают алармы, генерируемые переменными процесса, и отправляют соответствующие сообщения операторам. Данные события автоматически обрабатываются механизмом регистрации и подтверждения предупреждающего сигнала, встроенным в полевую шину FOUNDATION fieldbus.

Устройства FOUNDATION fieldbus реализуют также возможность отбора трендов. Несомненное преимущество распределенной системы регистрации алармов и трендов заключается в существенном снижении объема обмена данными, что повышает эффективность системы коммуникаций. Это, в свою очередь, повышает эффективность системы управления (сокращается время цикла) и позволяет повысить частоту обновления экрана. Также полевая шина содержит объекты окон просмотра, которые представляют собой логически сгруппированные параметры, как правило, отображаемые совместно. Эта возможность позволяет получить доступ к группе параметров при однократном обращении; таким образом, устраняется необходимость нескольких обращений к каждому из параметров для получения их значений.

Синхронизация базы данных

Возможность синхронизации базы данных, встроенная в архитектуру FOUNDATION fieldbus, гарантирует постоянную синхронизацию базы данных рабочей станции оператора с конфигурацией полевого устройства.

При изменении диапазона датчика параметры рабочей станции оператора обновляются соответствующим образом. Этот уникальный механизм также гарантирует согласованность данных на всех операторских и инженерных рабочих станциях и на полевых устройствах.

Техническое заключение

Для большинства пользователей, технические ограничения, свойственные большинству технологий полевых шин, сводят на нет практически все преимущества данной технологии. Применение полевых шин сводится, по существу, к замене внутреннего блока, использующего аналоговые сигналы 4-20 мА, а не использованию совершенной сетевой архитектуры, позволяющей планировать развитие системы в будущем. Протоколы, использующие устаревшие технологии, например, модель передачи данных с использованием конфигурации «ведущий-подчиненный», в которых отсутствует протокол управления системой, не удовлетворяют требованиям распределенного управления процессом. Только стандарт FOUNDATION fieldbus обладает возможностями, необходимыми для полной комплексируемости системы; к числу этих возможностей относятся язык описания устройств, стандартный пользовательский уровень, функциональные блоки и протокол управления работой системы/сети.

Управление процессом можно осуществлять из любого места - с хоста, с узла, расположенного в полевых условиях, либо с хоста и с полевого узла одновременно. Пользователи имеют возможность применять на практике все преимущества современного оборудования.

 

При разработке нового оборудования важную роль играют экономические вопросы.

Окупаемость капиталовложений

В отличие от многих организаций, являющихся разработчиками стандартов в области полевых шин, контроль над деятельностью организации Fieldbus Foundation осуществляет не одна компания. Подобный подход, реализованный Fieldbus Foundation, гарантирует стабильность и устойчивость технологии, отсутствие резких и внезапных перемен, вынуждающих пользователей проводить дорогостоящую замену оборудования и переход на новую технологию. Кроме того, ни одна из компаний, участвующих в разработке данной технологии, не может навязывать потребителю свои цены. Организация FOUNDATION fieldbus поддерживается поставщиками систем автоматического управления и измерительной аппаратуры, на долю которых приходится 90% всех мировых поставок подобного оборудования.

Внимательное изучение вклада организации Fieldbus Foundation в сравнении с другими поставщиками контрольно-измерительной аппаратуры для промышленных автоматизированных систем показывает, что на Fieldbus Foundation приходится основная доля капиталовложений, направленных на дальнейшую разработку и совершенствование выпускаемой ею аппаратуры.

В основу стандарта FOUNDATION fieldbus положены спецификации Международной ассоциации стандартизации в области контрольно-измерительной аппаратуры (ISA) и Международной электротехнической комиссии (International Electrotechnical Commission, IEC) - двух ведущих мировых организаций по стандартизации в области промышленной автоматики.

Процессы Fieldbus Foundation разрабатываются таким образом, чтобы обеспечить возможность использования в системе разнообразных компонентов, например, стеков, реализованных в виде отдельных микросхем и стеков передачи данных. Все компоненты технологии Fieldbus Foundation реализуются только в том случае, когда обеспечивается поддержка разнообразных компонентов системы.

FOUNDATION fieldbus используется и поддерживается во многих странах мира. Она разработана как международная промышленная технология, в то время как остальные технологии полевых шин по своей сути являются разработками, ограниченными региональными рамками, и не удовлетворяют в полной мере потребности конечного пользователя и тех экспортеров промышленного оборудования.

Снижение общей стоимости системы

Все технологии полевых шин позволяют существенно снизить общую стоимость всей установки за счет существенного уменьшения количества коммуникационных и других кабелей, необходимых для поддержки работы системы, уменьшения объема подсистемы ввода-вывода, а вспомогательных установок, поддерживающих работу системы. Однако, экономический эффект архитектуры FOUNDATION Fieldbus не ограничивается этим стандартным набором преимуществ. Только в этой архитектуре реализуется возможность распределенного управления на уровне полевых устройств, позволяющая максимально эффективно использовать вычислительные мощности микропроцессорных устройств - параллельную обработку, например, реализацию функций управления, вычислений и выбора на уровне полевых устройств. Данная возможность позволяет использовать значительно меньшее число плат управления, необходимых для поддержки работы системы, и, следовательно, к снижению стоимости и упрощению самой системы.

Инженерное решение

Стоимость инженерного проекта составляет основную часть общей стоимости системы. Поэтому популярность технологии полевой шины во многом обеспечивается за счет простоты инженерных решений.

Полная конфигурация

Комплексируемость является одной из основных возможностей, необходимых для полной интеграции различных видов оборудования в одной установке, обеспечивающих бесперебойную и безотказную работу. Данная возможность необычайно важна для пользователей - в частности,потому, что они получают возможность выбрать технологию, позволяющую работать с широким спектром промышленных продуктов от различных поставщиков в регионе потребителя, предлагающих оборудование того типа, который удовлетворяет нужды потребителя. Архитектура FOUNDATION fieldbus поддерживается поставщиками более 90% производимой во всем мире контрольно-измерительной аппаратуры, и список продуктов и систем FOUNDATION fieldbus постоянно пополняется. Без сомнения, дополнительным удобством является и то, что узлы систем на основе полевых шин легко подключаются к системе, при этом не нужно заботиться о драйверах устройств или испытывать неудобства, присущие аналоговым системам.

Преимущества автоматического конфигурирования аппаратуры, известного под названием технологии «plug and play»

Благодаря возможностям управления работой системы/сети, встроенным описаниям устройств, а также стандартным функциональным блокам, новые устройства, устанавливаемые в сети, распознаются автоматически при подключении к шине.