FOUNDATION Fieldbus 與傳統系統的比較

FOUNDATION Fieldbus (FF) 是一種區域網路 (LAN),適用於流程控制感測器、致動器與控制裝置。這是一種數位的雙向多點網路,可取代連接許多大型公司的可程式化邏輯控制器 (PLC) 專用網路。在傳統系統中,電腦或昂貴的控制器單元可控制裝置網路。近年來,有些公司開發出內建更多智慧功能的儀器系統。這些系統的主要缺點是屬於專利系統,因此無法互通。還有其他開放式儀器標準,例如 PROFIBUS 與 HART,但這些協定並不實作控制,因此仍需要個別的控制器。FF 是一種開放式標準,可讓現場裝置執行 輸入/輸出與控制。

此市場的傳統系統稱為「4-20 mA 系統」,也以控制裝置的訊號準位命名。這些裝置會進行輸入量測,並將資訊傳送至控制單元進行處理。接著,電腦會執行必要的計算,並告訴裝置其輸出內容。若要取得裝置的序號,或是校準或測試現場裝置,人員必須走過 (或駕駛) 到實體裝置。有了 FF,就能直接從控制室完成這類作業。如果執行控制的電腦當機,該怎麼辦?在傳統系統中,裝置會進入預定義的故障安全模式,讓幫浦、閥門與其他設備完全沒有互動控制功能,直到與電腦恢復通訊為止。有了 FF,控制就會降至裝置層級。下載設定後,即使監控電腦斷線,控制迴圈 (例如 PID 迴圈) 仍會繼續運作。

	4-20 mA 系統	智慧型儀器	FOUNDATION Fieldbus
互通性與互換性	OPEN、可互通、可互換。	專利、互通性有限、無互換性。	OPEN、可互通、可互換。
設備的多樣性與可用性	多樣性相當廣泛。多個供應商。	有限。客戶只能使用單一供應商的產品。	實際的 FF 裝置有限但不斷增加。不過,要將標準 4-20 mA 裝置整合到 FF 網路有許多方式。
通訊	一個變數。單向。	多個變數。雙向。	多個變數。雙向。
接線	點對點。	點對點或多點。	多點 (Multi-drop) 匯流排。

^{表 1:}  FOUNDATION Fieldbus 與傳統系統的比較。

• 使用現有的雙絞線
• 使用現有的接線板
• 類似的接線做法
• 符合內部安全 (IS) 需求 (適用於危險區域)
• 提供電源供應器備援功能
• 支援循環供電的儀器

• FF 通訊是數位通訊;4-20 mA 通訊是類比通訊
• FF 會平行連接現場裝置;4-20 mA 會以序列方式連接現場裝置
• FF 各端都需要一個終端器 (電阻器與電容器)
• FF 需要符合阻抗的電源供應器

• 分散式控制,意指監控電腦不會進行控制。它會導入裝置本身。
• 開放標準,代表客戶可以選擇不同廠牌的產品。Fieldbus Foundation 負責定義 FOUNDATION Fieldbus 規格並認證產品是否符合相關標準。這可確保不同廠商的產品可互換使用。Fieldbus Foundation 將使用者將新裝置送入網路、設定與設定的方式標準化。此系統的建置區塊是裝置說明 (DD)。DD 可說明裝置及其功能的所有資訊。DD 可讓您將具備 FF 認證的裝置插入網路、將廠商提供的 DD 檔案匯入您的設定,並且準備就緒。任何擁有合適資源的公司都能打造出能與所有其他 FF 認證裝置和軟體搭配運作的 FF 裝置 (如果該公司通過互通性測試)。
• 可使用現有的 4-20 mA 接線。
• 大幅降低接線成本。您只需要一對能承載多個訊號與電源的雙絞線,而且您可以隨時將裝置卸下網路。由於 FF 只需要一組接線才能連接多個裝置,因此能大幅降低每個裝置需要一對接線的 4-20 mA 系統接線成本。請注意,大多數但並非所有裝置皆可選擇使用匯流排供電。
• 減少對控制器與其他硬體的需求。

下圖說明了減少接線與硬體需求。請注意,傳統的實作作業會要求每個裝置一組 IS 阻擋層與一組接線,總共需要 3 組阻擋層與 3 組接線。FOUNDATION Fieldbus 只需要一組 IS 阻擋層與一組接線,就能因應多個裝置的需求。