Curso FF Peru LR

Seminario de FoundationSeminario de FoundationTMTM fieldbus para ingeniería y fieldbus para ingeniería y proyectosproyectosRicardo Castaneda

Rosemount Inc.

ObjetivoObjetivoObjetivoObjetivo Proporcionar los elementos

básicos al personal de ingeniería y proyectos para la generación de especificaciones consistentes para dispositivos de campo bajo tecnología FoundationTM fieldbus

Proporcionar al usuario los elementos básicos para generar bases de usuario consistentes con las capacidades de los dispositivos actuales en el mercado

ContenidoContenidoContenidoContenido1. Introducción a la tecnología FoundationTM fieldbus

2. Definiciones y abreviaciones

3. Diseño de segmentos y consideraciones

4. Dispositivos de campo y requerimientos básicos

5. Accesorios y dispositivos auxiliares

6. Bloques de función

7. Aplicaciones comunes con bloques de función

8. Mejores Practicas en configuración de lazos

9. Especificación de dispositivos fieldbus

PT

LT

LT

PT

FT

• Procesamiento de datos• Cálculos• Control• Diagnósticos

• Operación• Mantenimiento• Diagnósticos• Configuración

Foundation fieldbus H1

ConceptoConceptoConceptoConcepto

�Plataforma de Automatización ?

FoundationTM fieldbus

FoundationTM fieldbus es una plataforma de automatización y control que utiliza un protocolo de comunicación digital

�Protocolo de comunicación ?

Qué es?Qué es?Qué es?Qué es?

La Fieldbus Foundation es una organización no lucrativa e integrada por los principales fabricantes de instrumentos en el mundo.

Cuenta con laboratorios propios y personal calificado para certificar equipos así como para desarrollar su tecnología.

Cuenta con el apoyo de organizaciones tales como ISA, OSI e ISO

La tecnología FoundationTM fieldbus ha sido LIBERADA y actualmente existen dispositivos y sistemas operando en todo el mundo.

PHYSICAL LAYER

DATA LINK LAYER

FIELDBUS ACCESS SUBLAYER

FIELDBUS MESSAGING SPECIFICATION

USER LAYER

TRANSPORT LAYER

SESSION LAYER

PRESENTATION LAYER

APPLICATION LAYER

USER LAYER

PHYSICAL LAYER

DATA LINK LAYER

NETWORK LAYER

OSI MODEL FIELDBUS

1

2

3

4

5

6

7

Comparación con modelo OSI/ISOComparación con modelo OSI/ISO

PHYSICAL LAYER

DATA LINK LAYER

FIELDBUS ACCESS SUBLAYER

FIELDBUS MESSAGING SPECIFICATION

USER LAYER USER LAYER

PHYSICAL LAYER

COMMUNICATIONSTACK

Modelo usado en fieldbus

Fieldbus

User Layer

Physical Layer

CommunicationStack

CommunicationStack

Physical Layer

User Layer

Todos los niveles deben ser interoperables

Modelo usado en fieldbus

FoundationTM fieldbus no es solo un protocolo de comunicación, es una plataforma de automatización, que usa un protocolo de comunicación.

Bloques de función

Topologías

Comunicación

ComponentesComponentesComponentesComponentes

FoundationTM fieldbus es un sistema descentralizado con capacidad de procesamiento en campo

PID

AO

AI

INT

Bus de comunicación

Capacidades de FoundationCapacidades de FoundationTMTM fieldbus fieldbusCapacidades de FoundationCapacidades de FoundationTMTM fieldbus fieldbus Comunicación digital entre dispositivos

geográficamente distribuidos Procesamiento en campo de señales. Control

– On-Off

– Regulatorio PID

– Regulatorio avanzado de 1er nivel• Cascada

• Feed Forward

• Override

• Relación

• Batch secuencial

Diagnósticos– Comunicación

– Dispositivo

– Proceso

FoundationTM fieldbus utiliza como medio físico de transportación un par trenzado que interconecta los dispositivos en campo, suministrando la energía para su funcionamiento y comunicación.

FoundationTM fieldbus permite la interoperabilidad entre diferentes fabricantes en una forma transparente por diseño.

La tecnología FoundationTM Fieldbus es el resultado de la evolución de varios sistemas de control y la incorporación de microprocesadores en los instrumentos de campo.

FCS=Field Control System

PID

DDCDDC

PID

DCSDCS

PID

PID

FCSFCS

PID

Visión limitada

Comunicación limitada a componentes del sistema de control.

Incompatibilidad de protocolos al incorporar dispositivos de campo de otras marcas.

Posible interrupción de transmisión de señal en modo de comunicación

Disturbio en la señal de transmisión

DCSDCS

Falla

Falla 4-20mA

Protocolo Propietario

Inicio comunicación digital

Fin comunicación digital

4-20mA

Mayor Vision

Capacidad de obtener diagnósticos básicos y avanzados en línea.

Comunicación transparente.

FieldbusFieldbus

FallaFalla

Dispositivo de EnlaceLinking Device

Estructura general sistema FFEstructura general sistema FFEstructura general sistema FFEstructura general sistema FF Dos niveles de comunicación:

– H1: 31.25 Kbps

– HSE: 100 Mbps Ethernet de Alta Velocidad

H1

HSE Area Segura

Área Clasificada

Nivel H1Nivel H1Nivel H1Nivel H1 Velocidad: 31.25 Kbps

12 a 16 dispositivos en segmento, según consumo de dispositivos

Alimentación 9~ 32VCD (24 VCD Comúnmente)

Distancia máxima de 1,900 metros

Respaldo de maestro de comunicación

Ejecución de bloques de función

Diagnósticos

Nivel HSENivel HSENivel HSENivel HSE Velocidad: 100 Mbps Red Ethernet

Medios: Soportados por plataforma Ethernet:

– Cable

– Fibra Óptica

– WiFi

– Radio Ethernet

Enlace con dispositivos en cuarto de control

Ejecución de bloques de función

Diagnósticos

Dispositivos en desarrollo, disponibilidad limitada

http://www.compusa.com/products/product_info.asp?product_code=273755&pfp=BROWSE


Interfaces de enlace “Linking Device”Interfaces de enlace “Linking Device”Interfaces de enlace “Linking Device”Interfaces de enlace “Linking Device” Interfase propietaria

– Proporciona enlace entre dispositivos H1 y sistema central “HOST” usando un protocolo de comunicación propietario.

Interfase HOST

– Proporciona enlace entre dispositivos H1 y CPU o controlador central

Interfase “Gateway”

– Proporciona enlace entre dispositivos H1 y sistema central “HOST” usando un protocolo de comunicación homologado o abierto.

Interfase “Bridge”

– Sincronización de datos en canales H1 y HSE

H1

PropietariaEj:”ControNet”

PLC/DCSPLC/DCS

H1

DCS/AVANZADODCS/AVANZADO

Interfase HOSTEj:”DeltaV”

H1

Interfase “Bridge” y GatewayEj:”3420”

•MODBUS RS-485•MODBUS TCP/IP•FF HSE

BridgeBridgeGatewayGateway

Componentes de un canal H1Componentes de un canal H1Componentes de un canal H1Componentes de un canal H1 Fuente poder Acondicionador de fuente Cable Terminadores de canal Acopladores de segmento Dispositivos

Power Supply

100 Ohms 1uF

Power Conditioner

TerminadorCanal

TerminadorCanal

Topologías soportadas en fieldbus

TPFPS T

S1S2

S3

Sn

T1

T TT1

S1 S2 S3 Sn

PFPS

T1 - TRUNKS1 - SPUR

T1 +S1 +S2 + …. Sn<1900 m

BUS

ARBOL

Combinación de topologíasCombinación de topologíasCombinación de topologíasCombinación de topologías

T TT1

S1 S3 Sn

PCPS

S23

S22

S2

S21

T1 +S1 +S2 + S21 +S22 +S23 ….+ Sn<1900 m

Nuevo concepto de I/O’sNuevo concepto de I/O’sNuevo concepto de I/O’sNuevo concepto de I/O’s4-20mA + Híbridos Fieldbus H1

ProcesadorCentral (CPU)

DODIAOAI

Una tarjeta diferente por cada tipo de señal

DODIAOAI

Interfase H1Interfase H1

Una tarjeta para todos los tipos de señal

ProcesadorAvanzado

Método tradicional I/O’sMétodo tradicional I/O’sMétodo tradicional I/O’sMétodo tradicional I/O’s

Tipo Total

AI 128

AO 60

DI 250

DO 150

AI-LL 200

Tipo

Tarjeta

Capacidad Total Tarjetas

Cap / Tot

AI 8 16

AO 8 8

DI 16 16

DO 16 10

AI-LL 16 13

Total

Tarjetas

63

Total Tarjetas

Capacidad Rack

Total Racks

Capacidad Gabinete

I/O’s

Total Gabinetes

I/O’s

63 12 6 4 2

Método Fieldbus I/O’sMétodo Fieldbus I/O’sMétodo Fieldbus I/O’sMétodo Fieldbus I/O’sTipo Total

Xmtr 128

Válvula 60

D-LOG 38

D-LL 25

Total 251

AI

AO

DI

DORequiere dispositivoConvertidor a Fieldbus

Cuenta como un dispositivo

8 DI 4 DO

Tipo Total Capacidad Total Dispositivos

DI 250 8 32

DO 150 4 38

AI-LL 200 8 25

Contabilizar cantidad

dispositivos

251/16=16

Capacidad del

Canal H1

Canales H1 requeridos

Método Fieldbus I/O’sMétodo Fieldbus I/O’sMétodo Fieldbus I/O’sMétodo Fieldbus I/O’sTipo Total Capacidad Total

Dispositivos

DI 250 8 32

DO 150 4 38

AI-LL 200 8 25

Tipo Total

Xmtr 128

Válvula 60

D-LOG 38

D-LL 25

Total 251 251/16=16

Capacidad del

Canal H1

Canales H1 requeridos

Total H1

Capacidad Interfase

Total Interfases

16 4 4

1

2

3

4

La mejor arquitectura es el de mezclar transmisores con válvulas en un mismo canal de esta forma se evita el uso de transferir señales entre canales.

Canal 1 Canal 2

Canal 1

Distribución en canales H1Distribución en canales H1Distribución en canales H1Distribución en canales H1

Mejor Práctica

Tiempo adicional perdido en transferencia de datos

Comunicación H1Comunicación H1Comunicación H1Comunicación H1 Codificación basado en código “Manchester”

– Seguridad adicional para estructuración de datos

– Combinación compleja para formación de 1 y 0

– Sincronización en tiempo real1 Bit Time

1

1

111

1

1 11

00

0000

0N+N+

N+N+

N-N-

N-N-

Clock

StartDelimiter

EndDelimiter

Preamble

Comunicación H1 Publicador/SuscriptorComunicación H1 Publicador/SuscriptorComunicación H1 Publicador/SuscriptorComunicación H1 Publicador/Suscriptor Acceso al canal vía Token

(Turno)

– Solo un dispositivo accesa al canal

– El L.A.S. administra el acceso al canal

– Dispositivo en turno publica

– Dispositivos pasivos se suscriben para obtener el dato requerido

L.A.S.Administrador del Token

Consumidor deInformación

Productor deInformación

Comunicación H1 – transferencia de datosComunicación H1 – transferencia de datosComunicación H1 – transferencia de datosComunicación H1 – transferencia de datos Transferencia de datos a través del canal

AI

PID

AO

Canal H1

OUT

FBK

Conexión InternaConexión Interna

Conexión ExternaConexión Externa

PID

AO

AI

INT

Comunicación H1 – conexión virtualComunicación H1 – conexión virtualComunicación H1 – conexión virtualComunicación H1 – conexión virtual La conexión virtual entre bloques residentes en un mismo dispositivo es llamada

LOCAL (Link Local)

– La conexión local no consumen tiempo de acceso al canal

La conexión virtual entre bloques residentes en diferentes dispositivos es llamada EXTERNA (Link Externo)

– La conexión externa consume tiempo de acceso al canal

La comunicación entre dispositivos de un canal H1 se realiza en forma digital únicamente, el acceso al canal es determinado por un MAESTRO o L.A.S. (Link Active Scheduler) en forma de “Token passing”.

Un dispositivo es el MAESTRO (L.A.S) que administra el acceso al canal.

MaestroMaestroL.A.S.L.A.S.

FT-200 FCV-200 PCV-301 TT-203 PT-205

Comunicación H1 - administración Comunicación H1 - administración Comunicación H1 - administración Comunicación H1 - administración

MaestroMaestroL.A.S.L.A.S.

FT-200 FCV-200 PCV-301 TT-203 PT-205

Eventualmente el MAESTRO puede fallar o ser desactivado para mantenimiento, en este caso otro dispositivo del canal tomará el control y se convertirá en MAESTRO.

La función L.A.S. es respaldada por otro dispositivo con capacidad L.A.S.

Los dispositivos BASICOS no tienen capacidad L.A.S.

LAS

Existen dos tipos de dispositivos Fieldbus:

- Básicos

- L.A.S.

La clase es definida por el fabricante y es opcional

Comunicación H1 – Respaldo en L.A.S. Comunicación H1 – Respaldo en L.A.S. Comunicación H1 – Respaldo en L.A.S. Comunicación H1 – Respaldo en L.A.S.

Comunicación – Recursos VCRComunicación – Recursos VCRComunicación – Recursos VCRComunicación – Recursos VCR Los dispositivos fieldbus requieren de canales de

comunicación virtuales para transferencia de datos

– Virtual Communication Relationship

VCR-1

VCR-2

VCR-3

VCR-n

VCR-1

VCR-2

VCR-3

VCR-n

AI OUT PID

PID

Link

Comunicación – Recursos LinkComunicación – Recursos LinkComunicación – Recursos LinkComunicación – Recursos Link Los dispositivos con capacidad L.A.S. (Link Master) para

respaldo de L.A.S. primario, soportan una cantidad determinada de “Links”

VCR-1

VCR-2

VCR-3

VCR-n

VCR-1

VCR-2

VCR-3

VCR-n

AI OUT PID

PID

Link

Procesamiento de datos - Bloques de función Procesamiento de datos - Bloques de función Procesamiento de datos - Bloques de función Procesamiento de datos - Bloques de función

FI345

IN OUT

# 1

El procesamiento de datos en fieldbus es mediante bloques de función

– Cuentan con entradas y salidas virtuales

– Los bloques se unen mediante enlaces “Links”

– Los datos cuentan con “Status”

– Los bloques son definidos por la Fieldbus Foundation

Procesamiento de datos - Status Procesamiento de datos - Status Procesamiento de datos - Status Procesamiento de datos - Status

FI345

IN OUT

# 1

Los datos procesados cuentan con varios tipos de “Status”:

– Auto_Cas/Good not limited

– Auto_Loc/Good non cascade

– Sensor_Failure/Bad

– Auto_Cas/Good/Limited_high

– Otros…

Auto_Cas/Good not limited

66 GPM


MODO: AUTO

0

120

Sensor_Failure/Bad

MODO: MANUAL

Los bloques de función no procesan información falsa o erróneas

Manual/UltimoValor

Procesamiento de datos - Status Procesamiento de datos - Status Procesamiento de datos - Status Procesamiento de datos - Status

FI345

IN OUT

# 1

Los datos procesados cuentan con varios tipos de “Status”:

– Auto_Cas/Good not limited

– Auto_Loc/Good non cascade

– Sensor_Failure/Bad

– Auto_Cas/Good/Limited_high

– Otros…


66 GPM

MODO: AUTOMODO: MANUAL

Los bloques de función no procesan información falsa o erróneas

I_MAN/Good limited_Low

I_MAN/Good limited_LowAuto_Cas/Good not limited


Manual/UltimoValor

Bloques de Funciones Existen varios tipos de bloques de funciones, estos son incorporados en los dispositivos en forma

estratégica.

Los bloques de funciones son normalizados por la Fieldbus Foundation excepto aquellos del tipo TRANSDUCER (Transductor), debido a la gran variedad de elementos sensores y principios de medición.

• AI

• PID

• ARTH

• ISS

• INTG

• CHAR

• AO

• PID

• ISS

• CHAR

Procesamiento de datos - DistribuciónProcesamiento de datos - DistribuciónProcesamiento de datos - DistribuciónProcesamiento de datos - Distribución

Procesamiento en Campo

Comunmente los dispositivos Fieldbus han sido promovidos haciendo énfasis en su capacidad de control principalmente “Control en campo”, si bien es una de las capacidades no es realmente su mayor aportacion.

Existen aplicaciones en donde los dispositivos Fieldbus pueden realizar funciones complejas e igual de importantes;

- Diagnósticos avanzados en dispositivo y proceso - Compensación de flujo - Integración - Selección de variables - Calculo de masa y Nivel HTG

Density

Volume

Level

Mass

Procesamiento de datos - FlexibilidadProcesamiento de datos - FlexibilidadProcesamiento de datos - FlexibilidadProcesamiento de datos - Flexibilidad

Diagnostic Transducer

Analog Input

SignalCharacterize

Input SignalSelectorP I D

PIDControl

Integrator

Ƒ=[(a+b)± z÷y]

ArithmeticalBlock

Diagnostic TransducerDiagnostic Transducer

IntegratorIntegrator

ArithmeticalArithmetical

Signal CharacterizerSignal Characterizer

PID ControlPID Control

Input Signal SelectorInput Signal Selector

Analog InputAnalog Input

Impulse Plugged LineImpulse Plugged Line

Statistical ProcessStatistical Process

SplitterSplitter

Control SelectorControl Selector

Es mas que un controlador en campo

Statistical ProcessMonitoring

Impulse Plugged Line

Splitter

Control Selector

Procesamiento de datos - Diversidad Procesamiento de datos - Diversidad Procesamiento de datos - Diversidad Procesamiento de datos - Diversidad

HTGHydrostatic Tank Gauging

(PBottom

– PTop

) X Area

PBottom

– PMiddle

HBM

Mass

Density

PBottom

– PTop

+ H

B

Density

Density =

Volume =

Level =

Mass =

NivelARTH

DensidadARTH

VolumenARTH

MASAARTH

PB

PM

PT

AIPB

AIPM

AIPT

ARTDens

HBM

ARTNivel

HB

ARTMasa

ARTVolumen

Area

Calcular el volumen y masa en forma dinamica

Procesamiento de datos - Cálculos Procesamiento de datos - Cálculos Procesamiento de datos - Cálculos Procesamiento de datos - Cálculos

Instanciamiento de Funciones (nueva generación)

ARTH

PID

AI AI

CHAR

INTG

ISS

PID

Capacidad de seleccionar los bloques de función requeridos

AI AI

PID ARTH

ARTH

ARTH

INTG

ISS

CHAR

CHAR

Espacio en Memoria Bloques de funciones

Procesamiento de datos – InstanciamientoProcesamiento de datos – InstanciamientoProcesamiento de datos – InstanciamientoProcesamiento de datos – Instanciamiento

Es la capacidad de los equipos o dispositivos para intercambiar información entre sí y realizar funciones en conjunto sin degradación de la información bajo un mismo ambiente.

Interoperabilidad

smar

InteroperabilidadInteroperabilidadInteroperabilidadInteroperabilidad La interoperabilidad entre

dispositivos radica en su software mas que en su hardware

– Los dispositivos tienen capacidades diferentes según:

• Fabricante

• Tipo de instrumento

– Los DD’s son CRITICOS para obtener interoperabilidad

– Los HOST de interfase y software de programación también son CRITICOS para obtener interoperabilidad

No soporta bloques:-Aritmetico

-Splitter

ARTH

SPLIT

AI

PIDDisponibles

en Dispositivo

no en HOST

http://www1.us.dell.com/content/products/compare.aspx/optix?c=us&cs=04&l=en&s=bsd

Certificacion

La Organizacion Fieldbus Foundation realiza pruebas rigurosas para otorgar el registro de los dispositivos que ostentan el logotipo de cumplimiento.

Son los archivos que especifican las características de cada uno de los dispositivos y sus capacidades.

Los archivos DD’s indicados por la FieldbusTM Foundation son tres;

• xxxx.sym

• xxxx.ffo

• xxxx.cff

Device Descriptors Device Descriptors Device Descriptors Device Descriptors www.fieldbus.org

Device Descriptors – DescargaDevice Descriptors – DescargaDevice Descriptors – DescargaDevice Descriptors – DescargaArchivos DD’s disponible en linea sin cargo

Device Descriptors - Función Device Descriptors - Función Device Descriptors - Función Device Descriptors - Función Proveen información de las capacidades del dispositivo al programa de configuración. Similar a los “Drivers” para computadoras

Sistema Operativo Windows XP

Drivers de Impresora xxx_HPPara Windows XP

ImpresoraLaserJet xxx_HP

Fabricante HPModelo: LaserJet xxx_HP50 Paginas por minutoResolucion: 1280 x 1280Escala gris: 900 x 900


http://h10010.www1.hp.com/wwpc/us/en/sm/WF25a/18972-236251-236268-15077-f51-501044.html

Device Descriptors - Función Device Descriptors - Función Device Descriptors - Función Device Descriptors - Función Proveen información de las capacidades del dispositivo al programa de configuración. Similar a los “Drivers” para computadoras

Fabricante: RosemountModelo: 3051CBloques Instanciables: SiBloques soportados:

AIPIDARTHISELOSELSPLITINTEGCHAR


• Cada fabricante cuenta con un código• Cada dispositivo cuenta con una clave• Un dispositivo puede tener varias revisiones de software

Código fabricante

001151 {Rosemount} 00302 {smar}48574C {Honeywell}464C4F {Flowserve}005100 {Fisher}594543 {Yokogawa}000310 Micromotion524419 Rosemount Analytical

Clave dispositivo

3051 = 3051 Xmtr3244 = 3244 MV8742 = 8742 Mag8800 = 8800 Vortex

Revisión software

0101.sym0101.ffo0101.cff

0201.sym0201.ffo0201.cff

Device Descriptors - Revisiones Device Descriptors - Revisiones Device Descriptors - Revisiones Device Descriptors - Revisiones

Device Descriptors - EvoluciónDevice Descriptors - EvoluciónDevice Descriptors - EvoluciónDevice Descriptors - Evolución Los dispositivos evolucionan con el tiempo

– Incorporan nuevas funciones y capacidades

1998 2001 2005

Rev. 30101.sym0101.ffo0101.CffBloques fijos

Rev. 40201.sym0201.ffo0201.CffDiagnosticos

Rev. 50301.sym0301.ffo0301.CffBloques InstanciablesNuevos Bloques

Device Descriptors - VersiónDevice Descriptors - VersiónDevice Descriptors - VersiónDevice Descriptors - Versión Los dispositivos requieren de DD’s correspondientes a su

revision.

Rev. 30101.sym0101.ffo0101.CffBloques fijos

REV 5

Rev. 50301.sym0301.ffo0301.CffBloques InstanciablesNuevos Bloques

Arquitectura generalArquitectura generalArquitectura generalArquitectura general

Terminadorde canal

ConectorSpur

Cable Fieldbus18 AWG Tipo “A”

par trenzado

TerminadorDe canal

Fuente poder y acondicionador

de canal

Dispositivos Fieldbus


Dos Clases de área clasificadaDos Clases de área clasificadaDos Clases de área clasificadaDos Clases de área clasificada FISCO clasifica dos áreas

Cada área cuenta con energía limitada

Dependiendo de la energía disponible es la cantidad de dispositivos en el segmento

Fuente: Appication Note AN-9026 MTL

Arquitectura general – FISCO Gpo A,BArquitectura general – FISCO Gpo A,BArquitectura general – FISCO Gpo A,BArquitectura general – FISCO Gpo A,B

Terminadorde canal

ConectorSpur

Fuente poder24 VCD

TerminadorDe canal

Fuente PoderFISCO y Aislador

de canal

Cable 18 AWG110 mA Max

SegmentosH1

12.0 VCD110 mA


Arquitectura general – FISCO Gpo CArquitectura general – FISCO Gpo CArquitectura general – FISCO Gpo CArquitectura general – FISCO Gpo C

Terminadorde canal

ConectorSpur

Fuente poder24 VCD

Fuente PoderFISCO y Aislador de

canal

SegmentosH1

Terminadorde

Canal

12.8 VCD250 mA


Definiciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y Abreviaciones FoundationTM fieldbus

– Bus de comunicación digital bidireccional

– IEC-61158

H1

– Nivel de comunicación de velocidad moderada

• 31.25 Kbps

• IEC-61158-2

• Par trenzado 18 AWG

Definiciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y Abreviaciones Dispositivo Básico

– Sin capacidad de administrar el canal H1

Canal H1

– Agrupación de dispositivos enlazados por un par trenzado según IEC-61158-2

NOL.A.S.

Definiciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y Abreviaciones Segmento H1

– Porción de un canal H1

Troncal (Trunk)

– Cable principal que une a los dispositivos en un canal

Ramal (Spur)

– Derivación que une uno varios dispositivos al canal troncal

Segmento 1 de Canal 1



Ramal o Spur

Troncal

Definiciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y Abreviaciones Capabilities File (CFF)

– Archivo electrónico que contiene las capacidades del dispositivo en cuestión.

– Permite configurar el dispositivo fuera de línea (Off_line)

– Archivo reside en el programa de configuración

Determinístico

– Habilidad para determinar el tiempo que se lleva la transmisión de un mensaje entre dos nodos.

Definiciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y Abreviaciones FoundationTM fieldbus es Determinístico, porque es para

control de procesos

AI

PID

AO

Canal H1

OUT

FBK

Definiciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y Abreviaciones Otros protocolos no son Determinísticos, por que el tiempo de

transferencia de datos no esta determinado

– El tiempo en control de proceso es crítico

AI PV


Definiciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y Abreviaciones DD o Device Descriptor

– Archivos electrónicos que describen las capacidades del dispositivo, residentes en software de programación.

– Disponibles en www.fieldbus.org

Fieldbus

– Bus de comunicación digital en campo

FF

– FoundationTM fieldbus según IEC-61158

FISCO

– Fieldbus Intrinsically Safe COncept

– Concepto para seguridad intrínseca para canales fieldbus

http://www.fieldbus.org/

Definiciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y Abreviaciones H1

– Termino usado para describir una red fieldbus de velocidad moderada. 31.25 Kbps

Dispositivo H1

– Dispositivo que se conecta a una red fieldbus H1 directamente

Repetidor H1

– Dispositivo activo usado para interconectar segmentos H1 aumentando la distancia, la cantidad máxima de repetidores es de 4 en un canal. 1,900 +( 4 x 1900 Mts) = 9,500 Mts.

Prueba de Interoperabilidad ITK (Interoperable Test Kit)

– Protocolo de pruebas realizado por la fieldbus Foundation para otorgar el registro de aceptación, es una prueba on/off

Definiciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y Abreviaciones Métodos (Methods)

– Procedimientos automatizados para colocar a un dispositivo en modo de mantenimiento y regresarlo a modo de operación.

Transferir AI OOSOOS

Transferir ARTH OOSOOS

Transferir PID OOSOOS

Transferir TRD MANMAN

TRDTRD

Aplicar presiónPresionar OKOK

Cuando este listo

Transferir TRDAUTO

Transferir AIAUTO

Transferir ARTHAUTO

Transferir PIDAUTO

EQUIPO EN OPERACIONEQUIPO EN OPERACION

Definiciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y Abreviaciones Bloque de función (FB)

– Algoritmos programados residentes en los dispositivos para procesar información y/o variables de proceso:

• Calculo

• Control

• Selección

• Tipo y cantidad depende de fabricante

Bloque Transductor (TB)– Función que convierte una señal física a información digital y viceversa

– Un TB por cada sensor o salida física

Bloque de Recursos (RB)– Describe las características del dispositivo:

• Fabricante

• Numero de serie

• Revisión de software

• Equivalente al interruptor general del dispositivo en cuestión de funcionalidad

• Solo un RB en dispositivo

Definiciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y Abreviaciones Macro ciclo (Macrocycle)

– Tiempo determinado para la ejecución de una estrategia de control o cálculo

• Velocidad de ejecucion del Bloque de Funcion interconectados

• Links de conexión entre bloques de funcion residentes en diferentes dispositivos

AI PID AO

25mS 45mS

CD2.3 mS

DATA5.4 mS

60mS

0 250

Macro-Ciclo

Mcr Ci cl = 25+45+2.3+5.4+60+2.3+5.4Mcr Ci cl = 160.8 mS

Control en CampoControl en Campo

Definiciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y Abreviaciones Macro ciclo (Macrocycle) Lazo avanzado

– Solo los bloques de funcion concatenados contabilizan en el Macro Ciclo

AI=25 PID=45

AO=60

CD2.3 mS

DATA5.4 mS

0 250

Macro-Ciclo

Mcr Ci cl = 25+45+45+60 + 3(2.3+5.4)Mcr Ci cl = 198.10 mS

Control en CampoControl en Campo

AI=25 PID=45

TT

FT

FCV

Definiciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y Abreviaciones Procesamiento Centralizado Vs. Distribuido

AI

PID

AO=60

AI=25

PID=45

TIC-200

AI

PID

AO

AI

PID

Reporte por excepcionUsado para reducirTiempo de “scan”+

+

+

+

mS

mS

mS

mS

± 1%

Cambios no considerados por PID

Cambio

reportado

PV

Set

Po

int

Definiciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y AbreviacionesDefiniciones y Abreviaciones VCR Recurso de Comunicación Virtual

– Conexión virtual que permite el intercambio de datos entre dispositivos

– 3 tipos de VCR’s estan disponibles en los dispositivos• Cliente/Servidor (Publisher/Suscriber)

• Distribución de reportes (Buffer)

• Productor/Consumidor (Producer/Consumer)

Ala

rma

FI345

IN OUT

# 1

Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones Los canales H1 soportan varias topologías y sus

combinaciones

– Topología BUS

– Topología ARBOL

– Topología Cadena

Fuente: Wiring guide Relcom Inc.

Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones Topología BUS con Spurs

– Efectiva en plantas nuevas

• Ahorro efectivo de cable

• Fácil instalación y montaje

Fuente: Engieering Guide FF

Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones Topología Árbol

– Efectiva en plantas nuevas con dispositivos concentrados en una area• Ahorro efectivo de cable

• Fácil instalación y montaje

– Efectiva en plantas existentes (Revamps)• Aprovechamiento de cables cajas de pasoexistentes


Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones Topología Cadena “Daisy Chain”

– No recomendable para instalaciones industriales

• La interrupción de un dispositivo afecta al resto


Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones Cable

– Para instalaciones nuevas se debe preferir cable par trenzado con pantalla e hilo de dren, para obtener mejor inmunidad a interferencia electromagnética.


Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones Tipo de cable

– Diferentes tipos de cable estan disponible en el mercado• Tipo A es indicado para instalaciones en campo

– Conduit

– Bandejas

• Tipo B es indicado para instalaciones en gabinetes en cuarto de control


Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones Distancia del canal

– La máxima distancia del canal es de 1,900 Metros

– El uso de repetidores aumentan la distancia

– Hasta 4 repetidores en un canal


Powersupply

1900 Mts 1900 Mts

Distancia Total = Longitud del Troncal + todos los ramales

Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones Estimación de longitud del canal (Topología BUS)

– Longitud del troncal

– Longitud de los ramales


Distancia Total = 800+10+5+30+8 = 853 Mts

T TT1= 800

S1=10 S2=5 S3= 30 S4=8

PFPS

BUS

Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones Estimación de longitud del canal (Topología Árbol)

– Longitud del troncal

– Longitud de los ramales


Distancia Total = 700+6+12+4+6+5+9+7 = 749 Mts

T TT700

S1=6 S3=4 S4=6

PCPS

S2.3=7

S2.2=9

S2=12

S2.1=5

Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones Anidamiento de ramales

– Un ramal (Spur) puede conectar varios dispositivos

– 4 dispositivos por ramal (Spur)

– La cantidad de dispositivos en un ramal (Spur) reduce la distancia máxima del mismo ramal

Total de dispositivos

en el segmento

1

Dispositivo por

Spur

(m)

2

Dispositivo por

Spur

(m)

3

Dispositivo por

Spur

(m)

4

Dispositivo por

Spur

(m)

Longitud

Máxima

Total

(m)

1-12 120 90 60 20 1440

13-14 90 60 30 1 1260

15-16 60 30 1 1 1080

120m

90m

60m

20m

Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones El consumo de los dispositivos debe ser observado

– Observar parámetro Iq (Quiescent Mode)

La corriente y voltaje es limitado en los canales fieldbus– 180 mA para S.I. Grupo A y B

– 250 mA para S.I. Grupo C

– 380 mA típico para Aprueba Explosión

Establecer rango de consumo máximo en modo de comunicación– 18mA para dispositivos de 1 a 3 variables

– 24mA para dispositivos multipunto

Establecer rango de voltaje:– 9 ~ 32 VCD Según IEC-61158-2

I (mA)

Iq1 16 ~ 20 mA

Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones Dispositivos de 4 hilos también consumen

energía del bus en Quiescent Mode (transmisión)

– Establecer limite 20 mA Max.

Corriente Total = Iq1 + Iq2 + Iq3 + ……... Iqn

Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones Estructuración de canales H1

– Uso de conectores fieldbus H1 son altamente recomendados

• Reducción de fallas

• Fácil mantenimiento

Short Circuit

Proteccion contra corto circuito

Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones

Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones Identificación de segmentos

– Canal

– Dispositivos conectados

– Indicador de BUS energizado

– Protección contra corto circuito

Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones Tierras

– Fieldbus H1 usa un sistema de tierras desbalanceado

– Un solo punto de aterrizaje

– Los dispositivos no van aterrizados en campo• Solo aplica para aquellos que requieren de tierra física expresamente requerida

– Magnéticos

– Másico (Coriolis)

I

Cables de señal no debe ser aterrizado!

Un Solopunto!

Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones Malla

– Debe quedar aislada

Si

NO

T TT1

S1 S2 S3 Sn

PFPS

Normal

TT1

S1 S2 S3 Sn

PFPS ?

One terminator missing

T TT1

S1 S2 S3 Sn

PFPS

Too many terminators

T T

Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesComunicación bajo condiciones anormalesComunicación bajo condiciones anormalesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesComunicación bajo condiciones anormalesComunicación bajo condiciones anormales

T TT1

S1 S2 S3 Sn

PFPS

Long spurs (240 m)

T TT1

S1 S2 S3 Sn

PFPS

Long Trunk (4000 m)

Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesComunicación bajo condiciones anormalesComunicación bajo condiciones anormalesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesComunicación bajo condiciones anormalesComunicación bajo condiciones anormales

Wave Form at GP1 - Terminator at Spur

Perfil típico de señal anormalPerfil típico de señal anormalPerfil típico de señal anormalPerfil típico de señal anormal

Misma instalación después de arreglar el Misma instalación después de arreglar el problemaproblemaMisma instalación después de arreglar el Misma instalación después de arreglar el problemaproblema

Diseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideracionesDiseño de segmentos y consideraciones Información técnica para calculo y diseño disponibles en guía de cableado

por Relcom Inc./MTL

C:\Program Files\Emerson Process Management\Segment Design Tool\SegmentDesignTool.exe

Dispositivos de campo y requerimientos Dispositivos de campo y requerimientos básicosbásicosDispositivos de campo y requerimientos Dispositivos de campo y requerimientos básicosbásicos

No todos los dispositivos fieldbus son iguales.

– Diferencias por tipo de función en el proceso

– Fabricante

Registro ante Fieldbus Foundation solo se refiere a la interoperabilidad entre los bloques de funciones soportados en los dispositivos, pero no establece las capacidades del dispositivo.

Necesario establecer las capacidades de los dispositivos de acuerdo con:

– Función

– Jerarquía

Dos tipos

– 2 hilos alimentados por canal H1

– 4 hilos alimentados con fuente externa.

Clases de Dispositivos FoundationClases de Dispositivos FoundationTMTM Fieldbus según funciónFieldbus según funciónClases de Dispositivos FoundationClases de Dispositivos FoundationTMTM Fieldbus según funciónFieldbus según función

Dispositivos para:

– Medición

• Continua

• Discreta

– Elemento final de control

• Modulante

• Discreto

– Indicación

Dispositivos de mediciónDispositivos de mediciónDispositivos de mediciónDispositivos de medición Variables continuas

– Presión

– Temperatura

– Flujo

– Nivel

– Analítica (pH, O2, Conductividad, ORP)

– Otros

Diseñados para proporcionar una o mas variables de proceso

PVFlujo

MasaVolumen

PT

Densidad

Dispositivos de mediciónDispositivos de mediciónDispositivos de mediciónDispositivos de medición Variables discretas

– On/Off

– Verdadero/Falso

– Abierto/Cerrado

Diseñados para proporcional una o mas variables

Solo dos posibles valores (0,1)

– Interruptores

– Slectoras

– Botoneras de arranque y paro

Dispositivos Elementos Finales de ControlDispositivos Elementos Finales de ControlDispositivos Elementos Finales de ControlDispositivos Elementos Finales de Control Elementos modulantes

– Posicionador

• Válvula deslizante

• Válvula rotativa

– Requerido para lazos de control avanzado, provee retroalimentación de su posición.

– Convertidor neumático

• Salida 3-15 Psig (0-30 Psig)

• Recomendado como accesorio de posicionadores neumáticos existentes.

Dispositivos Elementos Finales de ControlDispositivos Elementos Finales de ControlDispositivos Elementos Finales de ControlDispositivos Elementos Finales de Control Elementos discretos

– Posicionador ¼ de vuelta

• Electro-neumático

• Eléctrico

– Convertidor lógico

• Contacto seco

• Contacto tipo relevador


Desempeño

Funcionalidad

Consumo energía

Recursos de comunicación

Diagnósticos

Instanciabilidad

Actualización de firmware

Soporte de métodos

L.A.S.

Polaridad

Foundation fieldbusComunicacionFuncionalidadDiagnosticosVelocidad de procesamientoConsumo energia

ExactitudEstabilidadRepeteabilidadVelocidad sensorResistencia


Clasificar tres grupos

– Monitoreo

– Control

– Seguridad (No S.I.S.)

Dispositivos de medición deben contar con capacidad L.A.S. como estándar

– Respaldo de L.A.S. en canal.

Polaridad

– Dispositivos con insensibilidad a la polaridad serán preferidos para reducir riesgos de fallas por conexión invertida.

– Dispositivos con protección a polaridad invertida serán preferidos sobre los que no cuenten con protección alguna

Montaje directo

– Eliminación de tomas de impulso cuando el proceso lo permita y exista elemento primario de medición auto soportado.


Dispositivos de monitoreo

– Monitoreo general

• Exactitud 0.075% Span calibrado

• Estabilidad: 2 a 5 años

• Indicador local LCD configurable

– Monitoreo con alarmas

• Exactitud 0.055% Span calibrado


• Indicador Local configurable

– Transferencia en custodia

• Exactitud: 0.025% Span Calibrado

• Estabilidad: 5 a 10 Años

• Indicador Local configurable de 3 variables mínimo

– Bloques de función mínimos:

• AI mejorado con salida OU_D de alarma

• INT, Integrador

• ISEL, Selector de entrada

• ARTH, Aritmético general

• DISPLAY_Transducer

– No existe bloque de función para el indicador del dispositivo (DISPLAY) fabricantes pueden ofrecer Bloque transductor)


Dispositivos de control

– Control Presión

• Exactitud: 0.025% Span Calibrado


• Indicador Local configurable 3 variables minimo (Pv, Sp, Mv)


• AI mejorado con salida OU_D de alarma

• CHAR, Caracterizador

• OSEL, Selector salida

• SPLITTER, Rango dividido


• PID, Control regulatorio

– Preferir PID con auto sintonía





– Control Flujo

• Exactitud: 0.04 % lectura


• Indicador Local configurable 3 variables minimo (Pv, Sp, Mv)


• AI mejorado con salida OUT_D de alarma





• INTEG, Totalizador con Batch

• PID, Control regulatorio

– Preferir PID con auto sintonía




Dispositivos de control– Control Nivel dp

• Exactitud: 0.025 % Span calibrado


• Indicador Local configurable 3 variables mínimo (Pv, Sp, Mv)

– Bloques de función mínimos:• AI mejorado con salida OU_D de alarma





• PID, Control regulatorio– Preferir PID con auto sintonía

• DISPLAY_Transducer– No existe bloque de función para el indicador del dispositivo (DISPLAY)

fabricantes pueden ofrecer Bloque transductor)



– Control Nivel radar• Exactitud: ± 3 mm



– Bloques de función mínimos:• AI mejorado con salida OU_D de alarma



• PID, Control regulatorio– Preferir PID con auto sintonía

• DISPLAY_Transducer– No existe bloque de función para el indicador del dispositivo

(DISPLAY) fabricantes pueden ofrecer Bloque transductor)



– Monitoreo Nivel radar

• Exactitud: ± 5 a 10 mm









Dispositivos FoundationDispositivos FoundationTMTM Fieldbus FieldbusBloques de funciónBloques de funciónDispositivos FoundationDispositivos FoundationTMTM Fieldbus FieldbusBloques de funciónBloques de función


– Monitoreo Temperatura

• Exactitud: ± 0.05

• Estabilidad: 12 meses



• MAI, Entrada analógica múltiple




– Control Temperatura

• Exactitud: ± 1oC




• PID, control regulatorio

– PID con auto-sintonía es altamente recomendado


• OSEL, Selector de salida



Dispositivos de indicación

– Básicos• Resource block

• Transducer block (segun cantidad de variables)

• PID block

• Display Transducer block

– Recomendados• Input Selector Block

• Arithmetical Block

• Integrator Block

• Signal Characterizer Block


Válvulas de control

– Básicos

• Resource block

• Transducer block (segun cantidad de variables)

• Analog Output block

• PID Block

• Output Splitter block

– Recomendados

• Input Selector Block

• Analog input (air supply)

• Discrete Input Block

• Discrete Output block

Interoperabilidad ≠ mismas capacidades o recursos de comunicacion

Dispositivos de campo y Dispositivos de campo y requerimientos básicosrequerimientos básicosDispositivos de campo y Dispositivos de campo y requerimientos básicosrequerimientos básicos

AI10 VCRBASIC

AIPID

10 VCRLAS

AIPIDISELARTH

20 VCRLAS

AI

AI

AI

ARTH

Bloque Recurso

Bloque entradaAnalogica(Press)

Bloque entradaAnalogica(Temp)

Bloque(Sensor) Transductor

BloqueDiagnostico

BloqueLCD

PID

Aritmético

Selector Entrada

Integrador

Caracterizaciónde Señal

Típico Tx Fielbus

3051S - Standard

+

3051S - Opcional

Dispositivos de campo y Dispositivos de campo y requerimientos básicosrequerimientos básicosDispositivos de campo y Dispositivos de campo y requerimientos básicosrequerimientos básicos

Dispositivos FoundationDispositivos FoundationTMTM Fieldbus FieldbusDiagnosticosDiagnosticosDispositivos FoundationDispositivos FoundationTMTM Fieldbus FieldbusDiagnosticosDiagnosticos

Diagnósticos avanzados en dispositivos de control y seguridad

– Transmisores

– Válvulas de control

Bloques de funciónBloques de función Bloques de funciónBloques de función Algoritmos pre-configurados

Procesan variables de proceso y variables calculadas

Escalan valores

Diagnostican

Soportan varios Modos (estados):

– Auto

– Manual

– OOS (Out Of Service) (Fuera de Servicio)

Bloques de funciónBloques de función Bloques de funciónBloques de función Modo AUTO (Automático)

– El bloque de función realiza su algoritmo en forma automática:

• Medición

• Control

• Selección

– El resultado es según su algoritmo y valor de las variables (siempre y cuando estén en buen estado)

Bloques de funciónBloques de función Bloques de funciónBloques de función Modo MAN (Manual)

– El bloque de función detiene su algoritmo.

– El resultado es según lo indicado por el operador vía estación de operación o interfase de comunicación

Bloques de funciónBloques de función Bloques de funciónBloques de función Modo OOS (Fuera Servicio)

– El bloque de función no ejecuta su algoritmo.

– El valor de salida es nulo “Null”

– Los Bloques de función asociados no procesan esta información

…ZZZZ

Bloques de funciónBloques de función Bloques de funciónBloques de función Variantes de modos Modo AUTO (Automático)

– AUTO/CAS (Automático Cascada)

– El bloque de función ejecuta su algoritmo asociando la variable conectada al CAS_IN

Set Point RemotoModo

Auto/Cas

ModoAuto/LocSet Point

Local

CascadaCerrada

Bloques de funciónBloques de función Bloques de funciónBloques de función Variantes de modos Modo AUTO (Automático)

– AUTO/LOC (Automático Local)

– El bloque de función ejecuta su algoritmo sin asociar la variable conectada al CAS_IN

Set Point LocalAuto/Loc

ModoIMan

CascadaAbierta

Bloques de funciónBloques de función Bloques de funciónBloques de función Residen en los

dispositivos

Dos tipos de bloques

– Estándar

• Según FF

– Mejorado

• Según FF + funciones adicionales propias de fabricante pero interoperables

Bloques de funciónBloques de función Bloques de funciónBloques de función Generan información

– Variable procesada

– Status de la señal

– Otorgan Unidades de Ingeniería

– Escalan variables

– Capacidad de generar alarmas o estados lógicos

Alarma Alta

presión

Entradaseleccionada

Bloques de funciónBloques de función Bloques de funciónBloques de función Discriminación según estado de la variable

– Variable en falla

FallaSensor

UltimoValor

Modo Manual

Bloques de funciónBloques de función Bloques de funciónBloques de función Distribuyen la variable a uno o mas bloques de función

FallaSensor

UltimoValor

Modo Manual

Bloques de funciónBloques de función Bloques de funciónBloques de función La velocidad de ejecución impacta en el Macro ciclo del lazo.

La velocidad depende del fabricante

Mas rápido mejor

FT-100

Macro Cycle

20ms

20ms 25ms

TT-100

PT-100

60mS

PID

Execution Time = 165 ms

20ms

20ms

AI

FCA-100

ARTH

AI

AO

AI

Co

mm

un

ication

s

Co

mm

un

ication

s

Bloques de funciónBloques de función Bloques de funciónBloques de función Bloques de función estándar según FF-891

Algunos Bloques de función pueden serEmulados por otro bloque de función


Bias

IN + K

K


ManualLoader

EstaciónManual


Ratio

IN_1 x IN_2X

(K)


– Entrada Analógica AI(E)AI(E)


– Salida Analógica AOAO


– Aritmético ARTHARTH



• FlujoFlujo



• Multiplicador/DivisorMultiplicador/Divisor



• PremediadorPremediador

T1

T2

T3

T4

Bloques de funciónBloques de función Bloques de funciónBloques de función Bloques de función

estándar según FF-891


• SumadorSumador

Flujo 1

Flujo 2Flujo1+ Flujo2




• Polinomio 4to OrdenPolinomio 4to Orden

• HTG (Hidristatic Tank HTG (Hidristatic Tank GaugingGauging

(PBottom – PTop) X Area PBottom – PMiddle

HBM

Mass Density PBottom – PTop + HB

Density

Density =

Volume =

Level =

Mass =



– Entrada Discreta DIDI



– Integrador INTGINTG

– Batch



– Selector Entrada ISELISEL

• Primer Bueno

• Alto

• Bajo

• Promedio

• Multiplexor



– Control PIDPID

• Primer Bueno

• Alto

• Bajo

• Promedio

• Multiplexor



– Caracterizador SGCRSGCR

– Dos curvas de 21 puntos

21 Puntos decaracterización

Aplicaciones comunes con Bloques de Aplicaciones comunes con Bloques de Función Entrada AnalógicaFunción Entrada AnalógicaAplicaciones comunes con Bloques de Aplicaciones comunes con Bloques de Función Entrada AnalógicaFunción Entrada Analógica

Escalación de nivel a unidades de ingeniería

– Altura máxima: 16 ft

– Presión hidrostática a nivel máximo: 7.0 psi

XD_SCALE= 0 a 7 psiSensor

0 a 16 ft

Aplicaciones comunes con Bloques de Aplicaciones comunes con Bloques de Función Entrada Analógica supresión ZeroFunción Entrada Analógica supresión ZeroAplicaciones comunes con Bloques de Aplicaciones comunes con Bloques de Función Entrada Analógica supresión ZeroFunción Entrada Analógica supresión Zero

Escalación de nivel a unidades de ingeniería supresión de Zero

– Altura máxima: 16 ft

– Presión hidrostática a nivel máximo: 9.0 psi (7 + 2)

XD_SCALE= 2 a 9 psiSensor

0 a 16 ft

Aplicaciones comunes con Bloques de Aplicaciones comunes con Bloques de Función Control de FlujoFunción Control de FlujoAplicaciones comunes con Bloques de Aplicaciones comunes con Bloques de Función Control de FlujoFunción Control de Flujo

Lazo de control de flujo con alarma por alta y baja

FTE-200

FIC200

H

L

FCV-200

OUT_D

Aplicaciones comunes con Bloques de Aplicaciones comunes con Bloques de Función Control de FlujoFunción Control de FlujoAplicaciones comunes con Bloques de Aplicaciones comunes con Bloques de Función Control de FlujoFunción Control de Flujo

Lazo de control cascada

– Presión/Temperatura

PIT200

TIC200

H

L

PCV200

TTEW200

PIC200

H

L

Mejores Prácticas en configuración de Mejores Prácticas en configuración de lazoslazosMejores Prácticas en configuración de Mejores Prácticas en configuración de lazoslazos

Mantener saturación de comunicación en canales H1 baja

– Alojar lazos de control en dispositivos de campo

DCS/PLC DCS/PLCLazo de control5 VCR’s3 Links

VCR VCR

VCR

VCRVCR

VCR VCR

VCR

VCR

Lazo de control4VCR’s2 Links

Mej

or

Mej

or Prá

ctic

a

Práct

ica

Las interfaces HOST cuentan con VCR’s

limitados


El numero de lazos puede estar limitado por las capacidades de las interfaces H1

Lazo de control5 VCR’s x 4 (lazos) = 20 VCR’s3 Links x 4 (lazos) = 12 Links

Algunas interfaces soportan 20 VCR’s


Lazos de control rápidos ( 250 a 400 mS)– PID en Transmisor

• Presión

• Flujo

• pH

DCS/PLC

VCR VCR

VCR

VCR

Lazo de control4VCR’s2 LinksM

ejor

Mej

or Prá

ctic

a

Práct

ica


Lazos de control de velocidad moderada (400 a 800 mS)– PID en Válvula

• Nivel

• Temperatura

DCS/PLC

VCR

VCR

VCR


ejor

Mej

or Prá

ctic

a

Práct

ica


Redundancia en medición

– Lazos de control críticos

DCS/PLC

VCR

VCR

VCR


ejor

Mej

or Prá

ctic

a

Práct

ica

VCR

VCR


Redundancia en función usando DCS o PLC– Alto consumo de VCR’s y Links

– Configuración compleja

– Valido solo si la válvula esta en buen estado

VCR

Lazo de control7VCR’s5 Links

VCR

DCS/PLC

VCR

VCR

VCR

VCR

VCR

Especificación de Dispositivos Especificación de Dispositivos FoundationFoundationTMTM Fieldbus FieldbusEspecificación de Dispositivos Especificación de Dispositivos FoundationFoundationTMTM Fieldbus Fieldbus

Nuevas especificaciones son requeridasCualquier protocolo

DigitalHART, Profibus,

FOXCOM

FoundationFieldbus

IEC-61158

No indican las capacidades

De los dispositivos-Comunicación

-Bloques de función

Especificación de Dispositivos Especificación de Dispositivos FoundationFoundationTMTM Fieldbus FieldbusEspecificación de Dispositivos Especificación de Dispositivos FoundationFoundationTMTM Fieldbus Fieldbus

Complementar las existentes, incluyendo– Foundation fieldbus IEC-61158

– Consumo máximo de energía (Quiscent)

– Cantidad mínima de VCR’s

– Cantidad mínima de Links

– Capacidad L.A.S.

– Tipo de bloques de función• Velocidad de ejecución

• FB’s según FF-891-2, FF-892-2y3, FF-892-5 Según IEC-1131 Logica.

• Instanciamiento de funciones

– Soporte de Métodos para mantenimiento

– Insensible a polaridad

– Tipo de diagnósticos según dispositivo

– Actualización de firmware vía “Bus”

Descripción funcionalDescripción funcionalDescripción funcionalDescripción funcionalTransmisor de presión manométrica tipo inteligente basado en microprocesador con

tecnología FoundationTM fieldbus tipo L.A.S. en completo acuerdo con ISA SP.50/IEC-61158. sistema operativo actualizable en línea a través de segmento

Caja de conexión de doble compartimiento a prueba de explosión e intemperie Clase 1, Div I, Grupos A,B,C y D. NEMA 4X/IP66/IP68. Rango de alimentación eléctrica 9-32 VCD por segmento en dos hilos, consumo máximo de 17.5mA, terminales eléctricas insensibles a polaridad y con protector contra transientes integrado, inmune a interferencias electromagnéticas según IEC-61326, indicador digital configurable por bloque transductor, tipo cristal liquido alfanumérico de cuatro líneas y barra analógica graduada de 0-100%, capacidad de mostrar hasta 4 variables del segmento en unidades de ingeniería definidas por el usuario, exactitud de referencia de sensor ± 0.025% del span calibrado, rangeabilidad de 200 a 1, estabilidad de ± 0.20% del URL para diez años @ ±28ºC de variación, sensor sellado al ambiente en caja de acero inoxidable 316, material del diafragma en 316L acero inoxidable, limite de presión estática de 3626 Psig, , fluido de llenado DC-200, limites de temperatura de proceso; -40oC a 121oC. Conexión eléctrica de ½ “ NPTF, Conexión a proceso roscada de ½” NPT. en ensamble con válvula de bloqueo en acero inoxidable 316 con conexión a proceso de ½”NPT. Material de O’ring en teflón.

Rango del sensor: 0 a 250” W.C. Span mínimo 1.3” W.C., certificado de calibración traceable a NIST, configurado según hoja de aplicación.

Cantidad1

Item1

Requerimientos funcionales.

Bloques de función tipo instanciables según FF-891 y FF892;

Bloque de control PID a 25mS

Bloque de Entrada analógica AI a 20mS

Bloque de selector de entrada ISEL a 20mS

Bloque de función aritmética ARTH a 20mS

Bloque de caracterización SGCR a 20mS

Bloque de integración INT a 20mS

Bloque de selector de control 20mS

Bloque de rango dividido a 20mS

Métodos soportados por el dispositivo:

Ajuste de Cero

Ajuste de Trim alto y bajo

Recuperación de datos de fabrica

Actualización de firmware

Diagnósticos avanzados soportados:

Detección de línea de impulso obstruida.

Detección de desviación estándar hasta 4 variables en segmento

Alarma de sobre presión

Alarma de alta temperatura

Válvulas de controlVálvulas de controlVálvulas de controlVálvulas de control

Incluir parámetros adicionales

•Comunicación

•Bloques de función

•Velocidad de ejecución

•Diagnósticos

Especificaciones generales

– Dispositivos a dos hilos

• Consumo máximo: 22 mA

• Insensible a polaridad

• Software actualizable por canal H1

• Capacidad L.A.S.

• Soporte de Métodos de mantenimiento

• Suministro 9-32 VCD

Especificación de Dispositivos Especificación de Dispositivos FoundationTM FieldbusFoundationTM FieldbusEspecificación de Dispositivos Especificación de Dispositivos FoundationTM FieldbusFoundationTM Fieldbus

Especificaciones generales dispositivos de monitoreo

– Bloques de función

• AI 30mS

• MAI 75mS

• MDI 75mS

• INTG 20mS

• CHAR 20mS ~ 100 mS


Especificaciones generales dispositivos de control

– Bloques de función

• AI 30mS

• PID 25mS ~ 45 mS (Auto Sintonía)

• ISEL 20mS

• OSEL 20mS

• ARTH 20mS ~ 30Ms

• INTG 20mS

• CHAR 20mS



Diagnosticos avanzados en dispositivos de control y seguridad

– Transmisores de Temperatura

• Falla de sensor con reslpado

• Degradacion de sensor


Diagnosticos avanzados en dispositivos de control y seguridad

– Valvula de control

• Firma de valvula

• Desviacion de carrera

• Integridad de senal de presion

Programa de MantenimientoPrograma de MantenimientoPrograma de MantenimientoPrograma de Mantenimiento Basado en IEC-61804

– Lenguaje de electrónico de descripción de dispositivo

Programa de ConfiguraciónPrograma de ConfiguraciónPrograma de ConfiguraciónPrograma de Configuración Interoperable

Soporte de dispositivos

– Device Descriptors

– Soporte de condicionantes

– Soporte de simulación de bloques residentes en dispositivos y CPU central.

Gracias

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