Foundation現場總線
Foundation現場總線(Foundation Fieldbus)是全數位、串列、雙向的通訊系統,可以做為工廠自動化技術環境中的底層通訊網路。Foundation現場總線屬於開放式架構,由FieldComm Group開發及管理[1][2]
Foundation現場總線是針對基礎以及進階的控制應用所設計,也針對許多和這些機能有關的離散控制元件。Foundation現場總線主要用在過程控制中,但近來也有應用在發電廠。
針對過程自動化環境中不同的需求,Foundation現場總線有兩種不同的現場總線實現方式,兩種方式的物理介質及通訊速度都不同。
- Foundation現場總線H1:其速度是31.25 kbit/s,一般用來連接現場設備以及主機系統,利用標準的雙絞線配線可以提供通訊以及電源,可以做為一般應用,也可以用在本質安全的應用上。H1是Foundation現場總線中最常見的通訊協定。
- HSE(高速以太網):速度100/1000 Mbit/s,一般連接輸入/輸出子系統、主站系統、連接設備以及Gateway。HSE目前無法透過網路供電,不過目前正在研究用IEEE802.3af的乙太網供電(PoE)來達到此目的。
Foundation現場總線最早是要取代4-20mA的信號標準,今日和其他工業網路(如Modbus、Profibus及工業以太網)並存。Foundation現場總線主要用在重工業上,例如冶煉、石化、發電上,也有用在食品飲料、製藥及核電廠中。Foundation Fieldbus是由國際自動化學會(ISA)多年發展而來,之前的名稱叫SP50。1996年時發布了第一個H1(31.25 kbit/s)的標準。在1999年發佈了第一個HSE(High Speed Ethernet,高速以太網)標準[3]。IEC 61158標準中有包括Foundation現場總線的總線,其中的Type 1是Foundation Fieldbus H1,Type 5是Foundation Fieldbus HSE。
組成
一個典型的Foundation Fieldbus網路段(segment)會包括以下組件:
- H1通訊卡:網路介面卡(多半會用冗餘的 H1通訊卡,不過還是依應用而定)
- PS:電源(Vdc)到網路電源(Fieldbus Power Supply)
- FPS:網路電源(Fieldbus Power Supply)及信號調節器(signal conditioner),目前的標準設備是整合電源及信號調節器的設備。
- T:終端器(一般每一段網路會有二個終端器,一個在FPS端,每一個在網路上最遠的設備耦合器上)
- LD:連網設備(Linking Device),和HSE網路共用,可以連接4到8個H1網路段的終端,作為連接HSE骨幹網路的gateway。
- 現場設備(傳感器、發送器等)。
HSE
Foundation現場總線 HSE(High speed ethernet,高速以太網) 是針對過程自動化所設計的控制網路技術,可以用來連接像控制器、遠端I/O、高密度資料產生器等高層次設備,也可用做子系統的水平整合。
Foundation現場總線 HSE 是以IEEE 802.3為基礎,可以和標準的以太網設備相容。Foundation現場總線 HSE可以提供完整的「分散控制系統風格」冗餘架構,包括冗餘的網路開關、冗餘設備以及冗餘的通訊埠,提昇其異常情形的連網能力。Foundation現場總線是以標準的網路協定(IP)為基礎,因此可以和其他網路設備共存,和標準工具也有良好的相容性。Foundation現場總線 HSE 的最高層是標準的應用層,可以有設備之間的互操作性。其通訊協定是時程驅動(schedule-driven)的,可以減少死時(dead-time)及時基抖動(jitter),也有支持設備之間的對等式通訊(peer-to-peer communication),有嚴謹的互操作性測試計劃來確保網路通訊的品質。
HSE的網路架構是軸輻式樹狀拓撲(hub-and-spoke tree topology)的以太網,因此要增加或移除設備都不會影響現有的網路。在安裝時也可以用標準的以太網工具來評估安裝的品質、進行測試或是除錯,在處理網路問題時的速度更快。HSE可以使用佈署SNMP、RMON的標準網路管理工具,也可以使用像是 DHCP 的IP定址方式。
相關條目
參考資料
- ^ FieldComm Group. [2020-10-05]. (原始內容存檔於2020-09-12).
- ^ Fieldbus Foundation and HART Communication Foundation Members Approve Formation of FieldComm Group. [2020-03-09]. (原始內容存檔於2020-02-01).
- ^ 存档副本. [2020-03-09]. (原始內容存檔於2017-10-16).
外部連結
- Official Site (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館) (previously www.fieldbus.org. Has since gone through a merger.)
- IEC 61804 Official Preview (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- Foundation Fieldbus Primer (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- Foundation Fieldbus Parameter Search