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CAPÍTULO 07
REDE FOUNDATION
FIELDBUS

REDES INDUSTRIAIS
www.fieldbus.org

REDES INDUSTRIAIS: Foundation Fieldbus
O Foundation Fieldbus é um sistema da
comunicação totalmente digital, em série e bidirecional
que conecta equipamentos de campo tais como:
transmissores, posicionadores, conversores etc. O
protocolo Foundation Fieldbus é uma rede local (LAN)
para automação de instrumentos de controle de
processos, com capacidade de executar o controle no
campo.

Características
 É um protocolo de comunicação dedicado à Automação de
Processos e otimizado para equipamentos de campo.
 Transmissores, Válvulas, Atuadores, Conversores, etc.
 Interligados e alimentados via barramento fieldbus.
 Cada equipamento de campo possui um endereço físico e
único no barramento.
 Endereçamento manual ou automático

Características
 A camada física está de acordo com o padrão IEC 61158- 2,
variante H1
 Sinal de comunicação: codificação Manchester com a
modulação de corrente
 Topologia: Barramento, árvore/estrela, ponto a ponto
 Alimentação: via barramento ou externa, 9-32Vdc em áreas
não intrinsecamente seguras
 Podem ser utilizados transmissores a dois e quatro fios.
 Baude rate: 31.25 kbit/s
 Possibilidades de uso em áreas classificadas
(Intrinsecamente Seguro).

Características
 Permite no máximo 32 equipamentos por segmento
 Possibilidade de se utilizar mestre back up
 Permite 4 repetidores: distâncias até 9,5 Km.
 Cabeamento máximo de 1900m, sem repetidores
 Um ramo ou derivação, pode ter até 120m de comprimento
 Comunicação Produtor-Consumidor
 A inteligência (PID) da malha pode estar no SDCD ou CLP ou
no campo dentro dos próprios instrumentos

CAMADA DE
APLICAÇÕES
“STACK” DE
COMUNICAÇÃO
CAMADA FÍSICA
Fieldbus
Tempo
Voltage
Fieldbus
Mensagens
MODO DO SINAL EM VOLTAGEM
Sinal Elétrico
REDES INDUSTRIAIS : Foundation Fieldbus

Start Delimiter Serial Data End Delimiter
Bit time
1 1 1 1 1 1 1 1 1
1
０００００００００００００
N+ N+ N+ N+ N-
N-
N-
N-
1
(T=32μs)
Hi
-T/2 T/2
Lo
t
-T/2 T/2
t
Hi
“1”
“N+”
Hi
-T/2 T/2
Lo
t
-T/2 T/2
t
Lo
“0”
“N-”
Manchester Bi-phase L Encoding V
9 to 32V bias
0.75 to 1.0 V
t
mA
15 to 20 mA
t
Receiving Transmitting
Fieldbus Device
(Current)
Preamble
Sinal Elétrico – Código Manchester

Sinal Elétrico – Forma de Onda

FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICOS PARA O SINAL ELÉTRICO
OSCILOSCÓPIOS DA FLUKE: 125 E 225C

OSCILOSCÓPIOS DA FLUKE: 225C

Relcon – FBT 6

Pepperl+Fuchs – DM-AM
Portátil

Pepperl+Fuchs – DM-A
FIXO

Pepperl+Fuchs – DM-AM

As especificações da rede Foundation Fieldbus define a topologia e os
componentes admissíveis. A variedade de topologias possíveis é
exemplificada nas figuras a seguir:
Topologias – Ponto a Ponto
Terminator
PLC PROFIBUS PA
PROFIBUS DP
DP/PA LINK
COUPLER

Topologias – Tipo Estrela ou Árvore
Trunk
Spur
Terminator
PLC
PROFIBUS PA
PROFIBUS DP
DP/PA LINK
COUPLER

Topologias – Tipo Ramos
Trunk
Spur
Terminator
PLC
PROFIBUS PA
PROFIBUS DP
DP/PA LINK
COUPLER

Exemplo de Rede Foundation Fieldbus
REDE
FIELDBUS
LC-
700
BT-
302
PSI-
302
PS-302
PCI
4 CANAIS
SISTEMA
SUPERVISÓR
IO
Entradas e
Saídas
Digitais

Condicionadores de Sinais
Os condicionadores de sinais têm dupla função: uma
eliminar os ruídos que vem da fonte de tensão AC e fazer o
casamento de impedância entre a rede e a fonte AC para
que a mesma não entre em curto

Condicionadores de Sinais
 Redundante ou não redundante
 Baseado em Motherboard, caixas P+F
 Saída de falha via Módulo de diagnóstico

Tipos de Cabos
BITOLA / COMPRIMENTO
Tipo A par trançado com blindagem
Tipo B Multicabo com blindagem
Tipo C Multicabo sem blindagem
Tipo D Múltiplos condutores sem
blindagem
#18 AWG <=> 1900 m
#22 AWG <=> 1200 m
#26 AWG <=> 400 m
#16 AWG <=> 200 m

Tipos de Cabos

Cabos Tipo A

Cabo Tipo A

Conectores
Cabos Pré-Montados
Conectores selados
Conectores (Kit de
Montagem)
Conectores “T”
Caixas de Derivação

Conectores

Derivadores ou Caixas de Junções

Derivadores ou Protetores de Segmentos

Derivadores ou Barreiras de Segurança Intrínseca

Shield e Aterramento
ATERRAMENTO DE UMA REDE FF (IDEAL)

Shield e Aterramento

Terminador
1 mF
100 W
Bus terminator

Terminador
FUNÇÕES DO TERMINADOR:
 TRANSFORMAR AS MODULAÇÕES DE CORRENTE EM
TENSÃO
 FAZER O CASAMENTO DE IMPEDÂNCIA DO
BARRAMENTO
 EVITAR O REFLEXÃO DO SINAL NO BARRAMENTO

LINK DEVICES OU BRIDGES E LAS
As Bridges ou Link Devices são os
gerenciadores do tráfego de dados na rede (Mestre)
e também são chamados de LAS (Link Active
Schedule). Também mudam a velocidade do
protocolo, por exemplo: pegar uma informação do
H1 e enviar para o HSE e vice-versa

S800 I/O
Estação de
Operação
Segurança
Informação
REDE CORPORATIVA
CPU dos Controladores
Redundantes – AC800M
Rede de Planta
CCM
INTELIGENTE
PROFIBUS-DP
INVERSORES
DE FREQÜÊNCIA
PROFIBUS-DP
Estação de
Engenharia
Rede de Controle
Servidor de
Aspectos
Servidor de
Conectividade
CAIXA
INSTRUMENTAÇÃO
REDE FOUNDATION FIELDBUS
Ethernet TCP/IP 1Gbps
Ethernet TCP/IP 100Mbps
Servidor de
Domínio
LINK
DEVICE
HSE
Ethernet
H1
Sala de Controle
Servidor de
FF OPC

LINK DEVICES – LD 800 DA ABB

BRIDGE – DFI302 DA SMAR
FI302
Tag:
PCV-123
LD302
Tag:
PT-123
Tag:
DFI 1
BT302
DF53
DF52
DF51
DF50
Ethernet

LAS – INTERFACE USB DA NATIONAL
FF-H1
Posicionador YVP YTA320
EJX
24 VDC
Condicionador

LAS – INTERFACE USB DA NATIONAL

PROGRAMADOR 475 - LAS

MESTRE BACKUP - LM
LAS
BASIC
Device
LAS = Link Active Schedule
BASIC
Device
BASIC
Device
BASIC
Device
LINKMASTER
DEVICE
(Primary)
LINKMASTER
DEVICE
(Backup)
LAS

LAS (LINK ACTIVE SCHEDULE)
O Link Active Schedule (LAS) é deterministico, centraliza o
tempo do barramento e mantém a lista de tempos de transmissão para
todos dados de todos os dispositivos que precisam ser ciclicamente
transmitidos.
O LAS
 Gera o pulso de clock no link
 Somente um está ativo por H1
 Controla as transferências cíclicas e acíclicas
 Determina o tempo de comunicação de cada dispositivo
 Agenda a comunicação, cálculos e execução
 Gera o “Address List” = Live List
 Reconhece um novo participantes do H1
 Ativa o LAS redundante

É o tempo gasto para que todos os
instrumentos do barramento possam
publicar os parâmetros de controle e
monitoração do processo
Sistema de Comunicação – Produtor / Consumidor
Macro Ciclo

O tempo de ciclo (Macro Ciclo) em um barramento FOUNDATION
Fieldbus é dividido em Período Cíclico (onde são publicadas
informações de controle), que tem função ciclíca e Período Aciclíco
(onde são publicadas informações não de controle, como por exemplo
dados de monitoração ou atuações vindas do software supervisório).
Macro Ciclo

Macro Ciclo

TIPOS DE DRIVES DE COMUNICAÇÃO - DD
Os Device Descriptions são fornecidos para a
Estação de Engenharia (Host) e assim a Estação de
Engenharia pode “interpretar” os dados fornecidos pelo
equipamento Foundation Fieldbus.
Device Descriptions adicional
de diversos fabricantes .
PARA UM
SISTEMA
ANFITRIÃO
Standard Device Descriptions
da Fieldbus Foundation.
.
.
.
Z
Standard
DD
A

DEVICE DESCRIPTION
Visual do Software FDM (Field Device
Manager) da Invensys Utilizando o DD

TIPOS DE DRIVES DE COMUNICAÇÃO - EDDL

EDDL
Manager) da Invensys Utilizando o EDDL

TIPOS DE DRIVES DE COMUNICAÇÃO - DTM

FDT-DTM
FDT – DTM
Manager) da Invensys Utilizando o DTM

TIPOS DE DRIVES DE COMUNICAÇÃO
FACILITAM O GERENCIAMENTO DE ATIVOS

Exemplos de Dispositivos – Transmissor de
Pressão Diferencial

Exemplos de Dispositivos – Transmissor de
Temperatura

Exemplos de Dispositivos - Posicionador

Endereçamento
Todos os instrumentos Foundation Fieldbus devem ser
endereçados (nó de rede) para que o mesmo possa realizar a
comunicação com os LAS.
Este endereço pode ser inserido via software de
configuração dos instrumentos ou via programadores
portáteis.

Endereçamento Automático via Estação de Engenharia

Endereçamento Manual via Programador Portátil


Ferramentas de Configuração - Softwares

Smar
Flowserve
Foxboro
Micro Motion
Nohken
Rosemount
Invensys
Yokogawa
ABB
Samson
Rotork
Valtek
Yamatake
Endress Hauser
Ferramentas de Configuração - Softwares

Ferramentas de Configuração – Programadores Portáteis

Tipos de Blocos Funcionais

Tipos de Blocos Funcionais
Analog Alarm
Analog Input
Arithmetic
Constant
Density
Input Selector
Characterization
Advanced PID
Integrator
Lead Lag
Output Signal Selector
and Dynamic Limiter
PID
Set Point Generator
Splitter
Timer / Logic
BLOCOS
FUNCIONAIS

Blocos Funcionais - Resource
Este bloco contém dados que é especifico
ao hardware que esta associado com seus
recursos.
- Não tem ligações
- Não tem processamento de dados
- Cada instrumento tem que ter um bloco RES

Blocos Funcionais - Resource

Blocos Funcionais - Transducer
Este bloco pega as informações obtidas
pelos sensores e transforma em sinal
digital no caso dos transmissores e no
caso dos posicionadores, transforma sinal
digital em pressão, além de outras
informações e ajustes.

Blocos Funcionais - Transducer

Blocos Funcionais – Display
- Bloco específico do fabricante
- Cada instrumento tem um bloco DSP diferente
- Diversas informações

Blocos Funcionais – Display

Blocos Funcionais – Entrada Analógica (AI)
Este bloco pega os dados do “transducer
block” e faz a preparação para os outros blocos de
funções.

Blocos Funcionais – Entrada Analógica (AI)

Blocos Funcionais – PID
Este bloco pega o valor da variável do processo e
faz o controle da mesma de acordo com o Set Point
ajustado pelo operador através das ações de
controle: proporcional, integral e derivativa.

Blocos Funcionais – PID

Blocos Funcionais – Saída Analógica (AO)
O bloco AO providência um valor para o
bloco transdutor de saída.

Blocos Funcionais – Saída Analógica (AO)

Malha de Controle Fechada
TRANSMISSOR
POSICIONADOR

Exemplos de Aplicações – SDCD ABB

Exemplos de Aplicações – Caixas de Junções

Exemplos de Aplicações – Transmissores

Exemplos de Aplicações – Posicionadores

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