Foundation Fieldbus

Foundation Fieldbus y su adaptaci´n a la alta o velocidad: HSE
Jose Juan Fern´ndez de Dios a Curso 2004-2005

Resumen Este documento fue escrito como trabajo de investigaci´n para la asignatura Instruo mentaci´n de la ETSI de Telecomunicaciones de Vigo. o Los buses de campo, como Profibus, DeviceNet, o Foundation Fieldbus. son aplicables en una gran cantidad de escenarios muy diferentes entres´ Pese a que en general las ı. medidas de un n´mero reducido de sensores (o los comandos enviados a cada actuador) u necesitan muy poco ancho de banda, al introducir sistemas de adquisici´n de alta velocio dad o al integrar un n´mero elevado de sistemas las necesidades de ancho de banda se u multiplican. Por ese motivo se han elaborado variantes de alta velocidad para casi todos los buses decampo. Uno de los m´s interesantes es el Foundation Fieldbus, ya que a pesar de plantear a una serie de conceptos muy interesantes es casi un desconocido en Europa. En este documento se va a analizar brevemente el contexto hist´rico y tecnol´gico en o o el que se encuentra FF, para describirlo despu´s centr´ndose especialmente en la variante e a de alta velocidad: High Speed Ethernet.

´ Indicegeneral
1. Rese˜a hist´rica n o 2. Fieldbus Foundation y Foundation Fieldbus 2.1. ¿Quien es Fieldbus Foundation? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. ¿Qu´ es Foundation Fieldbus? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e 2.3. Descripci´n de Foundation Fieldbus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 4 7 7 8 9

2.4. Est´ndares definidos por FF . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 12 a 2.4.1. H1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.4.2. H2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.4.3. HSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3. Contexto de buses 15

3.1. Algunos buses de inter´s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 e 3.1.1. Schneider Electric: Modbus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.1.2. Rockwell: EtherNet/IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.1.3. Siemens: Profinet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.1.4. Fieldbus Foundation: HSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 4. Breve descripci´n de otros est´ndares relacionados o a 19

4.1.Capas OSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 4.2. Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.2.1. CSMA/CD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.2.2. Protocolo MAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.3. TCP/IP y UDP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 22 4.4. ASN.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

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5. Introducci´n a Foundation Fieldbus HSE o

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5.1. ¿Por qu´ Ethernet? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 e 5.2. H1+HSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 5.3. Tipos de dispositivos HSE . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5.4. Beneficios de HSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5.4.1. Alto rendimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5.4.2. Interoperabilidad de subsistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5.4.3. Bloques funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 5.4.4. Redtroncal de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 5.4.5. Ethernet est´ndar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 a 6. Descripci´n de los protocolos de H1 y HSE o 29

6.1. H1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 6.1.1. Capa f´ ısica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 6.1.2. Pila de...