Введение

Фонд Fieldbus Foundation был организацией, посвященной созданию единого международного, совместимого стандарта полевых шин. Он был основан в сентябре 1994 года в результате слияния WorldFIP North America и проекта "Интероперабельные системы" (ISP). Fieldbus Foundation являлся некоммерческим торговым консорциумом, состоящим из более чем 350 мировых поставщиков и конечных пользователей продуктов для управления технологическими процессами и автоматизации производства. Работая совместно, эти компании вносили вклад в разработку стандартов IEC/ISA/FDI и других стандартов полевых шин. В отличие от проприетарных сетевых протоколов, Foundation Fieldbus не принадлежит какой-либо компании, это открытая, совместимая [полевая шина], основанная на семиуровневой модели связи Open Systems Interconnection (OSI/ISO) Международной организации по стандартизации. Спецификация Фонда совместима с официально утвержденным проектом стандартов SP50 Общества по приборостроению, системам и автоматизации (ISA) и Международной электротехнической комиссии (IEC). С момента своего основания Fieldbus Foundation играл ведущую роль в разработке цифровой связи полевых шин и интегрированной системной архитектуры, основанной на региональных и международных стандартах. История Фонда была отмечена ростом и достижениями, поскольку решения управления на основе полевых шин получили широкое распространение на мировом рынке автоматизации.

Истоки технологии

В 1980-х годах были предприняты значительные усилия по разработке цифрового стандарта связи для полевых устройств. Благодарность следует выразить членам комитета SP50 ISA, которые потратили годы на определение технических требований и достижение согласия по поводу цифровой полевой шины. Параллельно ведущие поставщики систем управления технологическими процессами начали разрабатывать собственные проприетарные стандарты цифровой связи. Эти многочисленные попытки привели к появлению нескольких конкурирующих протоколов, несовместимых друг с другом.

Консенсус в отрасли

В конце 1994 года развитие полевых шин пошло по новому, перспективному пути. Два параллельных консорциума поставщиков – InterOperable Systems Project (ISP) и WorldFIP North America – объединились, образовав Fieldbus Foundation. Новая организация сразу же обеспечила необходимый импульс для достижения общепринятого международного стандарта полевых шин. Фонд организовал программы разработки, проводил полевые испытания и создал наиболее строгую в отрасли программу тестирования и регистрации устройств полевых шин. Производители, конечные пользователи, академические институты и другие заинтересованные стороны вступили в Fieldbus Foundation и разработали открытые, не запатентованные спецификации, известные как Foundation Fieldbus. Это передовое цифровое коммуникационное решение было разработано с нуля для поддержки критически важных приложений управления, где точная передача и обработка данных имеют первостепенное значение. Технология Foundation была создана для замены несовместимых сетей и систем единой, полностью интегрированной архитектурой для интеграции информации и распределенного управления в реальном времени. Благодаря технологии Foundation пользователи получили возможность внедрять тесно интегрированное цифровое управление, основанное на унифицированной системной архитектуре и высокоскоростной магистрали для управления производством. Это, в свою очередь, сняло ранее существовавшие ограничения на взаимодействие устройств и подсистем.

Фонд по инструментальным функциям безопасности (SIF)

Проект Фонда Fieldbus Foundation по разработке SIF достиг своей первой важной вехи в конце 2003 года, получив одобрение общей концепции системы от TÜV Rheinland Industrie Service GmbH, Automation, Software and Information Technology – глобального, независимого и аккредитованного испытательного агентства. В начале 2006 года Фонд объявил о том, что TÜV выдал одобрение типа протокола для спецификаций полевых шин. Одобрение типа TÜV помогает удовлетворить растущий мировой спрос на коммерческие приборы безопасности, основанные на стандартах и использующие технологию Фонда. Технология Foundation for SIF соответствует строгим требованиям стандарта IEC 61508 по функциональной безопасности электрических, электронных и программируемых электронных систем, связанных с безопасностью, вплоть до и включая уровень целостности безопасности (SIL) 3. Кроме того, конечные пользователи могут создавать системы в соответствии со стандартом IEC 61511, охватывающим функциональную безопасность SIF в процессах химической и других отраслей промышленности (IEC 61511 доступен как стандарт ANSI/ISA 84.00.01 2004). Международные ассоциации конечных пользователей, такие как NAMUR (Германия) и JEMIMA (Япония), выразили поддержку технологии Фонда и предоставили информацию от сообщества конечных пользователей, которая помогла в разработке спецификаций. Одобрение и поддержка со стороны ключевых международных отраслевых организаций вселили пользователям уверенность в том, что их инвестиции в решения для управления Фонда основаны на общепризнанных мировых стандартах.

Фонд управления удаленными операциями (ROM)

Одним из наиболее быстрорастущих сегментов в мире автоматизации технологических процессов является управление удалёнными операциями. Как следует из названия, удалённые операции подразумевают управление активами автоматизации, расположенными в удалённых географических точках или разбросанными по ним, куда отправка персонала затруднена или невозможна. Это не ограничивается удалёнными морскими нефтегазовыми платформами и нефте- и газопроводами. Сюда также могут входить резервуарные парки и терминалы, объекты водоподготовки и очистки сточных вод, а также любые отрасли или приложения, требующие удалённого доступа к активам автоматизации. Foundation for Remote Operations Management (ROM) – это комплекс технологий и дополнений к спецификации Foundation Fieldbus, обеспечивающий как беспроводную, так и проводную инфраструктуру для удалённых активов и приложений. Foundation for ROM обеспечивает прямой доступ к информации и диагностике в беспроводных и удалённых устройствах ввода-вывода. В свою очередь, Foundation for ROM может принимать данные с этих устройств и передавать их в среду Foundation Fieldbus для управления данными и обеспечения их качества. Foundation Fieldbus – это гораздо больше, чем просто протокол связи. Пользовательский уровень обеспечивает гибкость и стандартизацию управления данными, и всё это построено с учётом требований автоматизации технологических процессов. Foundation for Remote Operations Management предоставляет открытый путь для интеграции множества беспроводных и проводных сетей, от традиционных удалённых устройств ввода-вывода до ISA 100.11a и WirelessHART™, и обеспечивает прямой доступ к информации об устройствах и их диагностике. Он расширяет диапазон и возможности полевой шины Foundation, охватывая большее количество устройств на предприятии, независимо от используемых ими технологий связи.

Удаленная интеграция ввода/вывода

Интерфейс для традиционных проводных удаленных вводов-выводов и проводного HART, получивший название RIO, был представлен еще в 2007 году. Спецификация HSE Remote I/O (HSE RIO) позволяет конечным пользователям напрямую подключать устройства с высокими требованиями к передаче данных к хост-системе полевой шины через высокоскоростную полевую шину HSE. Спецификация удаленных вводов-выводов позволяет легко интегрировать любые типы традиционных вводов-выводов в нативную среду полевой шины. Это решение обеспечивает доступ к дискретным входам, дискретным выходам, аналоговым входам, аналоговым выходам и Foundation H1 через единую сеть Ethernet. Fieldbus Foundation опубликовала часть спецификации Remote I/O в апреле 2011 года.

Проводная и беспроводная интеграция HART

В сентябре 2011 года Fieldbus Foundation объявила о предварительной спецификации, касающейся блоков преобразователей полевых устройств для проводных HART и WirelessHART устройств, а также об обновлениях системной архитектуры WIO и структур данных WIO, связанных со спецификацией блоков преобразователей. Техническая спецификация для проводных и WirelessHART устройств определяет блок преобразователя полевой шины, используемый для представления HART устройств в среде Foundation for ROM devices. Как проводные, так и беспроводные HART устройства могут быть представлены в этом блоке. Кроме того, спецификация описывает ожидаемый способ доступа инструментов конфигурации HART и хост-систем управления активами к HART устройствам посредством нативного командного протокола HART, передаваемого по сети Foundation High Speed Ethernet (HSE). Спецификация также определяет структуры для идентификации и поддержания статуса HART устройств в проводных многоточечных сетях, а также в беспроводных mesh-сетях WirelessHART, подключенных к устройствам Foundation for Remote Operations Management.

ИСС 100.11а Интеграция

На этапе проекта ISA 100.11a также достигнут значительный прогресс в интеграции беспроводной сенсорной сети ISA 100.11a в инфраструктуру Foundation Fieldbus. Черновик предварительной спецификации завершен, а разработка предварительной спецификации, тестирование и окончательная спецификация будут завершены в течение года. Аналогично устройствам WirelessHART, устройства ISA 100.11a будут представлены как функциональные блоки преобразователей в устройствах Foundation ROM.

Команда HSE Backhaul

В конце 2008 года Fieldbus Foundation и ISA заключили соглашение о перекрестном лицензировании, позволяющее обеим организациям сотрудничать в области беспроводных сетей. Это соглашение поможет рабочей группе ISA100.15 в разработке стандарта беспроводной магистральной сети. Магистральные сети объединяют удаленные локации и приложения с центральными пунктами управления. Спецификация Foundation for ROM предусматривает использование HSE в качестве магистральной сети для удаленных приложений, доступной как в проводной, так и в беспроводной конфигурации. Будущая интеграция

Дополнительные сети

Foundation for ROM обеспечивает возможность интеграции в будущем и других сетей, помимо ISA 100.11a, WirelessHART и других. В качестве будущих кандидатов рассматриваются такие сети, как Modbus. Потенциал интеграции огромного количества сетей практически безграничен.