O Fieldbus Fondation

Foundation Fieldbus (FF) é uma arquitetura aberta para integrar informação, cujo objetivo principal é interconectar equipamentos de controle e automação industrial, distribuindo as funções de controle pela rede e fornecendo informação a todas as camadas do sistema. A tecnologia FF substitui com vantagens a tradicional tecnologia 4-20mA + Hart, possibilitando a comunicação bidirecional entre os equipamentos de forma mais eficiente.

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A tecnologia Foundation Fieldbus vai muito além de um protocolo de comunicação digital ou uma rede local para instrumentos de campo. Ela engloba diversas tecnologias tais como processamento distribuído, diagnóstico avançado e redundância. Um sistema FF é heterogêneo e distribuído, composto por equipamentos de campo, softwares de configuração e supervisão, interfaces de comunicação, fontes de alimentação e pela própria rede física que os interconecta.

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Uma das funções dos equipamentos de campo é executar a aplicação de controle e supervisão do usuário que foi distribuída pela rede. Essa é a grande diferença entre FF e outras tecnologias como Profibus ou DeviceNet, que dependem de um controlador central (PLC) para executar os algoritmos.

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Comparado a outros sistemas, FF permite o acesso a muitas variáveis, não só relativas ao processo, mas também ao diagnóstico dos sensores e atuadores, dos componentes eletrônicos, degradação de performance, entre outras. Além disso, há outras características marcantes:

• Segurança intrínseca para uso em áreas perigosas, com alimentação e comunicação pelo mesmo par de fios;
• Topologia em barramento ou em árvore, com suporte a múltiplos mestres no barramento de comunicação;
• Comportamento previsível (determinístico), mesmo com redundância em vários níveis;
• Distribuição das funções de controle entre os equipamentos (controle distribuído);
• Interfaces padronizadas entre os equipamentos, o que facilita a interoperabilidade;
• Modelagem de aplicações usando linguagem de blocos funcionais;
• Integração com aplicações IEC61131 (Ladder, SFC, etc.) através de Bloco Funcional Flexível ou FFB

Como surgiu a rede Foundation Fieldbus

Em 1992 um grupo de empresas internacionais formou o ISP (Interoperable Systems Project) para criar uma tecnologia que pudesse ser usada em ambientes perigosos (atmosfera explosiva, por exemplo). Ao mesmo tempo outro consórcio de empresas criou o WorldFIP (World Factory Instrumentation Protocol), com os mesmos propósitos do ISP.

Em 1994, por razões técnicas, políticas e econômicas os dois grupos se fundiram criando a Fieldbus Foundation cujo objetivo era criar um padrão internacional baseado em normas IEC que pudesse ser amplamente utilizado pela indústria de automação e controle de processo, atendendo também às aplicações em áreas perigosas (com segurança intrínseca). Esses são os mesmos objetivos de outro grupo, o Profibus PA, cuja camada física de comunicação H1 é a mesma da FF.

Atualmente a Fieldbus Foundation (www.fieldbus.org) é uma organização independente sem fins lucrativos dedicada à manutenção e evolução da tecnologia Foundation Fieldbus no mundo. É composta por representantes de várias empresas associadas, prestando serviços como suporte técnico, divulgação e certificação de equipamentos.

Principais elementos da tecnologia

1. Linguagem de blocos para uniformidade e reuso

As aplicações de controle são estruturadas através de blocos funcionais. Há diversos Input) para sensores e AO (Analog Output) e DO (Discrete Output) para atuadores. Há também blocos de controle como PID (Proportional, Integral and Derivative) e blocos de cálculo como o ARTH (Arithmetic).

Exemplo de conexão de Blocos

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1. Integração de equipamentos e sistemas através de DD e CF

De forma a facilitar a integração dos equipamentos FF aos softwares configuradores e outros aplicativos, foi criada a linguagem DDL (Device Description Language) para a descrição dos equipamentos na forma de objetos, tais como blocos, parâmetros, métodos etc. Ela permite produzir uma DD (Device Description), que informa ao software as características estruturais e funcionais, além de conter nomes de parâmetros, textos explicativos, nomes de blocos dentre outros elementos importantes para visualização nos aplicativos.

A partir da evolução da tecnologia e do aumento de complexidade dos equipamentos, a DD deixou de ser suficiente para conter todas as informações necessárias. Para complementar essas informações e ainda manter a compatibilidade com a DDL, foi criado um novo arquivo chamado no formato Capabilities File Format, ou CFF. Esse arquivo contém informações adicionais usadas pelo configurador e sistema Host.

Dessa forma, para que um software suporte um novo equipamento, basta instalar a DD (arquivos FFO e SYM) e o arquivo CFF correspondentes.