FOUNDATION Fieldbusと従来のシステムの比較

FOUNDATION Fieldbus (FF) は、プロセス制御センサ、アクチュエータ、および制御デバイス用のローカルエリアネットワーク (LAN) です。これは、多くの大企業のプログラマブルロジックコントローラ (PLC) を接続する独自仕様のネットワークに代わる、双方向のデジタルマルチドロップネットワークです。従来のシステムでは、コンピュータまたは高価なコントローラユニットがデバイスのネットワークを制御します。近年では、デバイスにより高度な機能を備えた計測器システムを開発する企業もあります。これらのシステムの主な欠点は、独自仕様であるため相互運用ができないことです。PROFIBUSやHARTなどのオープンな計測器規格がありますが、これらのプロトコルは制御を実装していません。別のコントローラが必要です。FFは、フィールドデバイスが入力/出力と制御の両方を実行できるようにするオープン規格です。

この市場の従来型システムは、4-20 mAシステムと呼ばれ、デバイスを制御する信号レベルとして名前が付けられています。これらのデバイスは、入力測定を行い、その情報を処理用に制御ユニットに送信します。その後、コンピュータは必要な計算を実行し、出力をデバイスに指示します。デバイスのシリアル番号を取得したり、現場でデバイスの校正やテストを行うには、物理的にデバイスまで歩いて (または車で) 行く必要があります。FFでは、これらの操作は制御室から直接実行できます。制御を実行しているコンピュータがダウンした場合はどうすればよいですか。従来のシステムでは、デバイスはあらかじめ定義されたフェイルセーフモードになり、コンピュータとの通信が再開するまでポンプ、バルブ、その他の機器は対話式制御を行いません。FFでは、制御はデバイスレベルに下げられます。構成をダウンロードした後、制御ループ（PIDループなど）は監視用コンピュータが接続解除されていても動作を継続します。

	4-20 mAシステム	スマート計測器	FOUNDATIONフィールドバス
相互運用性と互換性	オープン、相互運用性、互換性。	独自仕様で、相互運用性に制限があり、互換性がありません。	オープン、相互運用性、互換性。
機器の種類と可用性	種類が豊富。複数のサプライヤ	制限あり。お客様は1つのサプライヤの製品のみを使用できます。	実際のFFデバイスは限られていますが、増え続けています。ただし、標準の4～20 mAデバイスをFFネットワークに組み込む方法は数多くあります。
通信	1つの変数。一方向	複数の変数。双方向	複数の変数。双方向
配線	ポイントツーポイント。	ポイントツーポイントまたはマルチドロップ。	マルチドロップ。

^表1:  FOUNDATIONフィールドバスと従来のシステムの比較

• 既存のツイストペア配線を使用
• 既存の端子台を使用
• 類似した配線方法
• 本質安全（IS）要件（危険区域用）を提供
• 電源の冗長性を提供
• ループ駆動計測器を有効にする

• FF通信はデジタル、4～20 mA通信はアナログ
• FFはフィールドデバイスを並列接続、4～20 mAはフィールドデバイスを直列接続
• FFでは各終端に終端が必要（抵抗とコンデンサ）
• FFにはインピーダンス整合電源が必要

• 分散制御。監視コンピュータによる制御は行われません。これはデバイス自体にもたらされます。
• オープンスタンダード。異なるベンダーの製品を選択できます。Fieldbus Foundationは、FOUNDATION Fieldbus仕様を定義し、製品が標準に準拠していることを証明する組織です。これにより、異なるベンダーの製品が確実に同じ方法で使用できます。Fieldbus Foundationは、ユーザが新しいデバイスをネットワークに取り込み、設定し、構成する方法を標準化しました。このシステムの構成要素はデバイスの説明（DD）です。DDは、デバイスとその機能に関するすべてを示します。DDを使用すると、FF認定デバイスをネットワークに配置し、ベンダ提供のDDファイルを構成にインポートして、すぐに実行できます。適切なリソースを持つ企業は、他のすべてのFF認定デバイスおよびソフトウェアと動作するFFデバイスを作成できます（相互運用性テストに合格した場合）。
• 既存の4～20 mA配線を使用する機能。
• 配線コストを大幅に削減複数の信号と電力を伝送するツイストワイヤペアは1つだけで、デバイスをネットワークから接続解除できます。FFでは、複数のデバイスを接続するのに1セットのワイヤのみが必要なため、デバイスあたり1ペアのワイヤが必要だった4～20 mAシステムの配線コストを大幅に削減できます。ほとんどのデバイスには、バスパワーのオプションがありますが、すべてではありません。
• コントローラおよびその他のハードウェアの必要性を低減

以下の図は、配線およびハードウェア要件の削減を示しています。従来の実装では、各デバイスに対して1つのISバリアと1セットのワイヤ（合計3つのバリアと3セットのワイヤ）が必要です。FOUNDATION Fieldbus実装では、複数のデバイスに対して1つのISバリアと1セットのワイヤのみが必要です。