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| 파운데이션 필드버스 ( Foundation Fieldbus ) 개요 |
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파운데이션 필드버스 ( FOUNDATION Fieldbus / FF )는 프로세스자동화 공급자들 그룹에
의하여 1994년에 탄생되었다.
다른 프로토콜과는 달리 FF는 프로세스 산업을 위하여 특별히 개발되어 졌다. 그러므로 그것은 프로세스 변수, 실시간 결정적 프로세스 제어, 및 진단등을 포함한 프로세스 관리의 복잡성의 모든 것을 다루는 능력을 가지고 있다.
파운데이션 필드버스는 본질안전, 장거리 결선 및 2선식에서 데이터 블록들의 전송하는 특성을 보여준다. 본질안전 어플리케이션에 있어서는 각각의 세그먼트에 대하여 단지 83mA의
전류만이 가능하기 때문에 필드버스의 디바이스들은 매우 낮은 소비전력을 갖는 것이 매우
중요하다.
Topworx의 제품은 17 mA이하의 전류를 소비하므로 하나의 세그먼트당 사용되는 디바이스의 수는 다섯개 까지 가능하다.
파운데이션 필드버스는 전통적인 4-20 mA 아날로그 표준에 대하여 디지털로의 대체에 매우
이상적이다. 비록 그것은 콘트롤밸브 및 트랜스미터들과 같은 아날로그 제품에 대하여 맞춤형이지만 그것은 종종 ON/OFF 밸브에 대하여 또한 매우 적절하다. 예를 들면 연속적인
프로세스 ( 적은 수의 디스크리트 )에 있어서는, 적은 수량의 밸브들에 대하여는 전통적인 결선 또는 완성적인 버스-네트워크를 사용하는 것보다 차라리 종종 FF 시스템 속으로 ON/OFF 밸브들을 묶기 위하여 논리적이다.
그리고 본질안전인 정량제어( 많은 수의 디스크리트 )에 있어서는, FF는 ON/OFF밸브
네트워크에 대하여 종종 유일한 논리적 선택이다. Topworx는 이러한 문제들을 인식하고
FF의 잇점을 ON/OFF밸브 및 다른 디스크리트 디바이스들로 연장하기 위한 몇 개의 원가
효과적인 방법을 만들어 냈다.
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| 파운데이션 필드버스 네트워크 하일라이트 |
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네트워크의 형태
- 프로세스 제어 네트워크
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물리적 전송 매개
- 쌍꼬임선, 광파이버선
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네트워크 구성형태
- 스타, 버스
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최대 디바이스 수량
- 세그먼트당 32개 ( 세그먼트당 16개 / 다른 몇 개의 호스트 시스템 )
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본질안전 결선 사용할 때
- 디바이스들의 요구 전원 및 사용된 본진안전 배리어의 형태에 따라 재생된 세그먼트당
4-6개
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최대디바이스 수량
- 디바이스들의 요구 전원 및 사용된 본진안전 배리어의 형태에 따라 재생된 세그먼트당 4-6개
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최대거리
- 1,900 meters
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리피터사용시 최대거리
- 9,500 meters (최대4개의 리피터 )
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통신방법
- 클라이언트/서버
- 퍼블리셔/서브스크라이버, 이벤트
- 양 주기화 및 주기화 통신
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일차 사용방법
- 아날로그 및 디스크리트 프로세스 제어 디바이스
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동일한 쌍꼬임선에서의 전원공급 및 통신
- 디지털 통신을 보호하기 위하여 FF용전원 공급기 (컨디셔너)가 요구됨
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디바이스 전원공급
- 버스 라인으로부터 공급됨 (전형적)
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결선 형태
형태 A:
(신규 설치에 대하여 권장됨 )
쉴드된 쌍꼬임선
#18AWG (0.8mm)
1900m (6232 ft.)
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형태 B:
쉴드된 다중쌍꼬임선
#22AWG (0.32mm)
1200m (3936 ft.)
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형태 C:
쉴드되지 않은 다중쌍꼬임선
#26AWG (0.13mm)
400m (1312 ft.)
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형태 D:
쌍꼬임선 및 전체적인 접지 없는 다중-코어
#16AWG (1.25mm)
200m (656 ft.)
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접지 상황
- 결선은 비접지됨. 만일 버스 라인이접지되거나 단락되면 모든 디바이스에 대한
통신이 방해됨 ( 회로단락 보호가 권장됨 )
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차폐
- 쉴드는 단지 한 지점만 접지되어야함
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종단기
- 각각의 버스 세그먼트의 각 끝부분 2곳
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위험지역 설치
- 본질안전 디바이스 가능
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디바이스 어드레스
- 세그먼트에 접속시 자동
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관리주체
- 필드버스 파운데이션
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웹사이트
- www.fieldbus.org
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| 시스템별 장단점 |
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전통적인 입출력 시스템 ( 4-20 mA + HART )
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< 장점 >
1. 이미 사용되어 왔던 기술
2. 제품가격이 약간 저렴
3. 콘트롤 시스템에 대하여 디바이스로 부터 독립적인 결선은 하나의디바이스는 선 ( wire )
문제에 대하여 다른 디바이스들에 영향을 미치지 않음
< 결점 >
1. 설치비용 높음
2. 점대점 결선 ( Point-to-Point wiring )은 매우 고비용
3. 많은 전선 연결 :
1) 설치하기 위한 추가 작업
2) 다지점에서의 결함 발생
3) 고장시 복잡성 증대
4) 터미널 블록의 설치에 대하여
5) 대량의 캐비닛 또는 랙의 공간이 요구됨
6) 초기 점검 및 시운전시 시간 소모적임
4. 시스템 확장은 각각의 추가적인 지점에대한 전체적인 이중 결선이 요구됨
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파운데이션 필드버스 네트워크 ( Foundation Fieldbus )
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< 장점 >
1. 아날로그 입출력에 대하여 우수한 지원
2. 동일 세그먼트 안으로 디스크리트 ( Discrete ) 디바이스 사용가능
3. 필드 능력에 있어서 콘트롤을 제공함
4. 전원 및 통신 디바이스들에 대하여이중화 ( Redundancy ) 옵선 을 제공
5. 본질안전 ( Intrinsic safe ) 설치가 가능
6. 프로세스 제어 업체들로부터 대단위 지원
7. 전송기 마이크로 프로세스에 대한 완전한 디지탈 통신 :
1) 4-20 mA 와 같은 아날로그가 대표하는 D/A 및 A/D의 부정확성을 제거
2) 정확도를 증가시키기 위하여 대표하는 신호 의 교정을 제거
3) 디바이스 레벨에서 상위레벨 및 하위 레벨의 범위 한계를 제거
4) 디바이스들은 고장진단 정보 및 경보 능력등을 포함한다
5) 상호호환성 인증은 제조사와는 상관 없이 다양한 현장 기기들이
다양한 호스트 시스템 과 동작하는 것을 확증 하여 줌.
< 결점 >
1. 본질안전 어플리케이션에 대한 제한된 전원 요구, FISCO설치에 대하여 전원 확장
2. 세그먼트 설계시 세그먼트 전원, 접지, 및 부하 용량등이 반드시 고려되어져야함
3. 고장 진단, 수리 및 교정등에 대한 교육 훈련이 요구되어 질 수 있음
4. 시스템의 네트워크 통신을 위하여 적절한 전원 접지 및 아이솔레이션이 요구됨
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TopWorx 논평
강점들
FF는프로세스 콘트롤을 위하여 만들어졌다. FF는프로세스산업을 위하여 전세계적으로 선도적인 프로세스 자동화 공급업체들에 의하여 설계되어 졌다
.
FF는 전세계적으로 인정되어졌다.
공표된 시점에서부터 FF시스템은 전세계의 25개국에서 상용화 되어 지고 있다
FF는 본질 안전이다.
프로세스 세계에서는 위험지역들은 통상적이다
다른 버스 네트워크들은 프로세스 산업으로 이식하기 이전에는 그들의 공장에서 시작된 공장 자동화 이었으며, 그러하기 때문에 위험지역에 대하여는 종종 부족 하게 된다.
그러나 프로세스 자동화를 위하여 설계된 FF는 본질안전에 대하여 구성 되어진다.
디스크리트 밸브들에 대한 탑웍스의 해결책은 또한 본질 안전이다.
FF사용자들은 on/off 솔루션을 사용하기를 원한다.
FF프로토콜의 정교함 때문에 종종 공장의 on/off 밸브들은 시스템 설계에 있어 나중에 생각이 되어지기도 한다,
나중에는 그러한 밸브들의 중요함이 인식되고 의문이 야기되게 되는 상황이 되게 된다.
“디스크리트 ( Discrete ) 에 의하여 우리가 무었을 할 것인가 ? “
탑웍스 ( TopWorx)는 2선식이며 본질안전이며, 상호호환성이 인증 되고 Emerson의 Delta V와 같은 프로세스 콘트롤 시스템과 같이 작용하는 오랫동안 기다려왔던 여러개의 디스크리트
솔루션( Discrete Solution )을 탄생시켰다.
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