มูลนิธิฟิลด์บัส
มูลนิธิฟิลด์บัสเป็นองค์กรที่อุทิศตนเพื่อมาตรฐานฟิลด์บัส สากลที่สามารถใช้งานร่วมกัน ได้ ก่อตั้งขึ้นในเดือนกันยายน พ.ศ. 2537 โดยการควบรวมกิจการของWorldFIP North AmericaและInteroperable Systems Project (ISP) มูลนิธิฟิลด์บัสเป็นกลุ่มการค้าที่ไม่แสวงหาผลกำไรซึ่งประกอบด้วยซัพพลายเออร์และผู้ใช้ปลายทางของ ผลิตภัณฑ์ ควบคุมกระบวนการและ ระบบอัตโนมัติในการผลิตมากกว่า 350 รายทั่วโลก[ 1 ]บริษัทเหล่านี้ได้ร่วมกันสร้างคุณูปการต่อ การพัฒนามาตรฐาน IEC /ISA/FDI และมาตรฐานฟิลด์บัสอื่นๆ
แตกต่างจาก โปรโตคอลเครือข่ายที่เป็นกรรมสิทธิ์Foundation Fieldbusไม่ได้เป็นของบริษัทใดบริษัทหนึ่ง แต่เป็นฟิลด์บัสแบบเปิดที่สามารถทำงานร่วมกันได้ โดยอิงตามแบบจำลองการสื่อสารเจ็ดชั้นขององค์การมาตรฐานสากล (OSI/ISO) ข้อกำหนดของ Foundation เข้ากันได้กับ โครงการมาตรฐาน SP50 ที่ได้รับการรับรองอย่างเป็นทางการ ของสมาคมเครื่องมือวัด ระบบ และระบบอัตโนมัติ (ISA) และคณะกรรมการไฟฟ้าสากล (IEC)
นับตั้งแต่เริ่มก่อตั้ง มูลนิธิฟิลด์บัสได้มีบทบาทเป็นผู้นำในการพัฒนาการสื่อสารดิจิทัลฟิลด์บัสและสถาปัตยกรรมระบบแบบบูรณาการโดยอิงตามมาตรฐานระดับภูมิภาคและระดับสากล ประวัติของมูลนิธิเป็นเรื่องราวของการเติบโตและความสำเร็จ เนื่องจากโซลูชันการควบคุมบนพื้นฐานฟิลด์บัสได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในตลาดระบบอัตโนมัติระดับโลก
ที่มาของเทคโนโลยี
ในช่วงทศวรรษ 1980 มีความพยายามอย่างมากในการพัฒนาระบบมาตรฐานการสื่อสารดิจิทัลสำหรับอุปกรณ์ภาคสนาม ต้องยกความดีความชอบให้กับสมาชิกของคณะกรรมการ SP50 ของ ISA ที่ใช้เวลาหลายปีในการกำหนดข้อกำหนดทางเทคนิคและสร้างฉันทามติสำหรับฟิลด์บัสแบบดิจิทัล ในระหว่างนั้น ผู้ผลิตอุปกรณ์ควบคุมกระบวนการชั้นนำต่างเริ่มพัฒนาระบบมาตรฐานการสื่อสารดิจิทัลที่เป็นกรรมสิทธิ์ของตนเอง ความพยายามหลายด้านเหล่านี้ส่งผลให้เกิดโปรโตคอลที่แข่งขันกันอยู่หลายตัว ซึ่งไม่มีโปรโตคอลใดที่สามารถใช้งานร่วมกันได้
ฉันทามติในอุตสาหกรรม
ในช่วงปลายปี 1994 เส้นทางของฟิลด์บัสได้ก้าวไปในทิศทางใหม่ที่น่าจับตามอง กลุ่มผู้ผลิตสองกลุ่มที่ดำเนินงานคู่ขนานกัน ได้แก่ InterOperable Systems Project (ISP) และ WorldFIP North America ได้รวมตัวกันเพื่อก่อตั้ง Fieldbus Foundation องค์กรใหม่นี้ได้สร้างแรงผลักดันที่สำคัญในการบรรลุมาตรฐานฟิลด์บัสที่เป็นที่ยอมรับในระดับสากล มูลนิธิได้จัดโปรแกรมการพัฒนา ดำเนินการทดลองภาคสนาม และจัดตั้งโปรแกรมการทดสอบและการขึ้นทะเบียนอุปกรณ์ฟิลด์บัสที่เข้มงวดที่สุดในอุตสาหกรรม ผู้ผลิต ผู้ใช้ปลายทาง สถาบันการศึกษา และผู้ที่สนใจอื่นๆ ได้เข้าร่วมเป็นสมาชิกของ Fieldbus Foundation และพัฒนาข้อกำหนดแบบเปิดที่ไม่ผูกขาด ซึ่งรู้จักกันในชื่อFoundation Fieldbusโซลูชันการสื่อสารดิจิทัลขั้นสูงนี้ได้รับการออกแบบตั้งแต่เริ่มต้นเพื่อรองรับแอปพลิเคชันควบคุมที่สำคัญ ซึ่งการถ่ายโอนและการจัดการข้อมูลที่ถูกต้องเป็นสิ่งจำเป็น เทคโนโลยีของมูลนิธิถูกสร้างขึ้นเพื่อทดแทนเครือข่ายและระบบที่ไม่เข้ากันด้วยสถาปัตยกรรมแบบเปิดที่บูรณาการอย่างสมบูรณ์สำหรับการบูรณาการข้อมูลและการควบคุมแบบกระจายแบบเรียลไทม์ ด้วยเทคโนโลยีของมูลนิธิ ผู้ใช้จะได้รับพลังในการใช้งานการควบคุมดิจิทัลที่บูรณาการอย่างแน่นหนาโดยอิงจากสถาปัตยกรรมระบบที่เป็นหนึ่งเดียวและโครงสร้างพื้นฐานความเร็วสูงสำหรับการดำเนินงานในโรงงาน ซึ่งส่งผลให้ข้อจำกัดด้านการทำงานร่วมกันระหว่างอุปกรณ์และระบบย่อยต่างๆ ที่เคยมีมาก่อนนั้นหมดไป
เหตุการณ์สำคัญ
มูลนิธิฟิลด์บัสได้บรรลุเป้าหมายสำคัญหลายประการตลอดเส้นทางสู่ความสมบูรณ์และความสำเร็จของเทคโนโลยีมูลนิธิ ซึ่งรวมถึง:
- การจัดทำร่างข้อกำหนดเบื้องต้นของ H1 เสร็จสมบูรณ์ในเดือนพฤษภาคม 1995
- การสาธิตเทคโนโลยี H1 ที่โรงงานช็อกโกแลตมอนซานโต บายู ตุลาคม 1996
- การจดทะเบียนผลิตภัณฑ์ฟิลด์บัส H1 รุ่นแรก กันยายน 1998
- การจัดทำร่างข้อกำหนดเบื้องต้นของ High Speed Ethernet (HSE) เสร็จสมบูรณ์ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2542
- การจดทะเบียนอุปกรณ์เชื่อมต่อ HSE เครื่องแรก พฤษภาคม 2544
- การสาธิต HSE และ Flexible Function Blocks (FFBs) ที่ ISP Lima พฤษภาคม 2548 [ 2 ]
- การสำเร็จหลักสูตรพื้นฐานสำหรับข้อกำหนดโปรโตคอล SIF ปี 2548
- การสาธิตเทคโนโลยี Foundation for Safety Instrumented Functions (SIF) ที่ Shell Global Solutions อัมสเตอร์ดัม พฤษภาคม 2551 [ 3 ]
- การจดทะเบียนสายเคเบิลฟิลด์บัส H1 เส้นแรก ตุลาคม 2551
- เปิดตัวโครงการความร่วมมือกับ ISA เพื่อดำเนินการติดตั้งเครือข่ายแบ็คฮอลล์ไร้สาย ตุลาคม 2551
- การเผยแพร่ข้อกำหนดทางเทคนิคขั้นสุดท้ายของ SIF มกราคม 2552
- ประกาศรายชื่อสถาบันการศึกษาแห่งแรกที่เปิดสอนหลักสูตรอบรม Foundation Fieldbus ที่ได้รับการรับรอง ในเดือนมีนาคม 2552
- มูลนิธิ Fieldbus เข้าร่วมโครงการริเริ่มด้านอุตสาหกรรมการบูรณาการอุปกรณ์ภาคสนาม (FDI) ที่ขยายตัวขึ้น ในเดือนธันวาคม 2552
- การจดทะเบียนอุปกรณ์ฟิลด์บัสรุ่นแรกที่รวมเอาการวินิจฉัยภาคสนามขั้นสูงไว้ด้วย พฤศจิกายน 2553
- การเผยแพร่ข้อกำหนดเบื้องต้นของ High Speed Ethernet Remote I/O (HSE-RIO) ธันวาคม 2010
- การลงทะเบียนโฮสต์รายแรกที่รวมโปรไฟล์โฮสต์ 61b เมษายน 2554
- ประกาศเกี่ยวกับโซลูชัน Foundation for Remote Operations Management (ROM) ธันวาคม 2011 [ 4 ]
- การจดทะเบียนตัวเชื่อมต่ออุปกรณ์แยกส่วน H1 ตัวแรก กันยายน 2555
- อนุมัติแบบจำลองสถาปัตยกรรมแบ็คฮอลไร้สายที่พัฒนาขึ้นโดยความร่วมมือกับ ISA
- การสาธิตภาคสนามครั้งแรกของเทคโนโลยีพื้นฐาน ROM ดำเนินการโดย Petrobras ในบราซิล เมษายน 2556 [ 5 ]
- เปิดตัวโครงการ Gemstone เพื่อทำให้ประสบการณ์การใช้งานระบบอัตโนมัติฟิลด์บัสแบบดิจิทัลง่ายขึ้น พฤษภาคม 2556
ปัจจัยสำคัญที่ทำให้ภาคอุตสาหกรรมยอมรับเทคโนโลยีนี้คือ การกำหนดมาตรฐานโดยองค์กรกำกับดูแลระดับนานาชาติที่เป็นที่ยอมรับ ซึ่งได้แก่:
- สถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกัน (ANSI)/สมาคมระบบอัตโนมัติสากล (ISA), กันยายน 1992
- คณะกรรมการเทคนิคไฟฟ้าสากล (IEC), ธันวาคม 2542
- คณะกรรมการมาตรฐานทางด้านไฟฟ้าของยุโรป (CENELEC), มีนาคม 2543
IEC ลงมติให้รวมข้อกำหนด Foundation H1 และ HSE ไว้ในมาตรฐานฟิลด์บัสสากล IEC 61158 สำนักงานเทคนิค CENELEC ได้เพิ่มข้อกำหนด Foundation H1 เข้าไปในมาตรฐานยุโรป EN 50170 นอกจากนี้ Foundation H1 ยังเป็นการนำมาตรฐาน ANSI/ISA-50.02 ไปใช้เพียงมาตรฐานเดียว
มูลนิธิเพื่อฟังก์ชันการทำงานด้านความปลอดภัย (SIF)
โครงการพัฒนา Foundation for SIF ของ Fieldbus Foundation ประสบความสำเร็จครั้งสำคัญครั้งแรกเมื่อปลายปี 2546 โดยได้รับการอนุมัติแนวคิดระบบโดยรวมจาก TÜV Rheinland Industrie Service GmbH, Automation, Software and Information Technology ซึ่งเป็นหน่วยงานทดสอบอิสระที่ได้รับการรับรองระดับโลก ในช่วงต้นปี 2549 ทางมูลนิธิได้ประกาศว่า TÜV ได้ให้การอนุมัติประเภทโปรโตคอล (Protocol Type Approval) สำหรับข้อกำหนดฟิลด์บัสของตน การอนุมัติประเภทจาก TÜV ช่วยตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นทั่วโลกสำหรับเครื่องมือวัดความปลอดภัยเชิงพาณิชย์ที่ได้มาตรฐานซึ่งรวมเอาเทคโนโลยีของมูลนิธิไว้ด้วย เทคโนโลยี Foundation for SIF ตรงตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของ มาตรฐาน IEC 61508สำหรับความปลอดภัยในการทำงานของระบบไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ และอิเล็กทรอนิกส์ที่ตั้งโปรแกรมได้ที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัย จนถึงระดับความสมบูรณ์ของความปลอดภัย (SIL) 3 นอกจากนี้ ผู้ใช้ปลายทางยังสามารถสร้างระบบตามมาตรฐาน IEC 61511 ซึ่งครอบคลุมความปลอดภัยในการทำงานของ SIF ในอุตสาหกรรมกระบวนการ (IEC 61511 มีให้ใช้งานในรูปแบบมาตรฐาน ANSI/ISA-84.00.01-2004) สมาคมผู้ใช้งานระดับนานาชาติ เช่น NAMUR (เยอรมนี) และ JEMIMA (ญี่ปุ่น) ได้แสดงการสนับสนุนเทคโนโลยี Foundation และให้ข้อมูลจากชุมชนผู้ใช้งานซึ่งช่วยในการพัฒนาข้อกำหนด การอนุมัติและการสนับสนุนจากองค์กรอุตสาหกรรมระดับนานาชาติที่สำคัญทำให้ผู้ใช้งานมั่นใจได้ว่าการลงทุนในโซลูชันควบคุมของ Foundation นั้นอยู่บนพื้นฐานของมาตรฐานสากลที่เป็นที่ยอมรับ
มูลนิธิเพื่อการจัดการปฏิบัติการระยะไกล (ROM)
หนึ่งในกลุ่มธุรกิจที่เติบโตเร็วที่สุดในโลกของระบบอัตโนมัติในกระบวนการผลิตคือ การจัดการการปฏิบัติงานระยะไกล (Remote Operations Management) อย่างที่ชื่อบ่งบอก การปฏิบัติงานระยะไกลหมายถึงการจัดการสินทรัพย์อัตโนมัติที่ตั้งอยู่ในหรือกระจายอยู่ทั่วพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่ห่างไกล ซึ่งยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะส่งบุคลากรไป สิ่งนี้ไม่ได้จำกัดเฉพาะแท่นขุดเจาะน้ำมันนอกชายฝั่งและท่อส่งน้ำมันและก๊าซเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคลังเก็บน้ำมันและสถานีขนส่ง โรงงานบำบัดน้ำเสีย และอุตสาหกรรมหรือแอปพลิเคชันใดๆ ที่ต้องการการเข้าถึงสินทรัพย์อัตโนมัติจากระยะไกล Foundation for Remote Operations Management (ROM) คือชุดเทคโนโลยีและส่วนเพิ่มเติมของข้อกำหนด Foundation Fieldbus ที่ให้โครงสร้างพื้นฐานทั้งแบบไร้สายและแบบมีสายสำหรับสินทรัพย์และแอปพลิเคชันระยะไกล Foundation for ROM ให้การเข้าถึงข้อมูลและการวินิจฉัยโดยตรงในอุปกรณ์ I/O ไร้สายและระยะไกล ในทางกลับกัน Foundation for ROM สามารถนำข้อมูลจากอุปกรณ์เหล่านั้นและนำไปไว้ในสภาพแวดล้อม Foundation Fieldbus เพื่อการจัดการและคุณภาพข้อมูล Foundation Fieldbus เป็นมากกว่าโปรโตคอลการสื่อสาร ชั้นผู้ใช้ช่วยให้มีความยืดหยุ่นและมาตรฐานในการจัดการข้อมูลทุกรูปแบบ และทั้งหมดนี้สร้างขึ้นโดยคำนึงถึงข้อกำหนดของระบบอัตโนมัติในกระบวนการผลิต Foundation for Remote Operations Management มอบเส้นทางที่เปิดกว้างสำหรับการบูรณาการเครือข่ายไร้สายและเครือข่ายแบบมีสายหลายเครือข่าย ตั้งแต่การรับส่งข้อมูลระยะไกลแบบดั้งเดิม ไปจนถึง ISA 100.11a และWireless HART™ และช่วยให้สามารถเข้าถึงข้อมูลอุปกรณ์และการวินิจฉัยได้โดยตรง ขยายขอบเขตและขีดความสามารถของ Foundation fieldbus ให้ครอบคลุมอุปกรณ์จำนวนมากขึ้นทั่วทั้งโรงงาน ไม่ว่าอุปกรณ์เหล่านั้นจะใช้เทคโนโลยีการสื่อสารใดก็ตาม
การผสานรวม I/O ระยะไกล
อินเทอร์เฟซสำหรับการรับส่งข้อมูลระยะไกลแบบใช้สายทั่วไปและ HART แบบใช้สาย ซึ่งเรียกว่า RIO นั้น เปิดตัวครั้งแรกในปี 2550 ข้อกำหนด HSE Remote I/O (HSE RIO) ช่วยให้ผู้ใช้ปลายทางสามารถเข้าถึงอุปกรณ์ที่มีความต้องการข้อมูลสูงได้โดยตรงในระบบโฮสต์ฟิลด์บัสผ่านฟิลด์บัสความเร็วสูงของ HSE ข้อกำหนด Remote I/O ช่วยให้สามารถนำ I/O แบบดั้งเดิมทุกรูปแบบเข้ามาในสภาพแวดล้อมฟิลด์บัสได้อย่างง่ายดาย โซลูชันนี้ทำให้การรับส่งข้อมูลแบบแยกส่วน (discrete-in, discrete-out), การรับส่งข้อมูลแบบอนาล็อก (analog-in, analog-out) และ Foundation H1 สามารถใช้งานได้ผ่านเครือข่ายอีเธอร์เน็ตทั่วไป Fieldbus Foundation ได้เผยแพร่ส่วนของข้อกำหนด Remote I/O ในเดือนเมษายน 2554
การผสานรวม HART แบบมีสายและไร้สาย
ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2554 มูลนิธิฟิลด์บัสได้ประกาศข้อกำหนดเบื้องต้นเกี่ยวกับบล็อกทรานสดิวเซอร์ฟิลด์บัสสำหรับอุปกรณ์ HART แบบมีสายและไร้สาย พร้อมกับการอัปเดตสถาปัตยกรรมระบบ WIO และโครงสร้างข้อมูล WIO ที่เกี่ยวข้องกับข้อกำหนดบล็อกทรานสดิวเซอร์ข้อกำหนดทางเทคนิคของ HART แบบมีสายและไร้สายกำหนดบล็อกทรานสดิวเซอร์ฟิลด์บัสที่ใช้ในการแสดงอุปกรณ์ HART ภายในอุปกรณ์ Foundation for ROM ทั้งอุปกรณ์ HART แบบมีสายและไร้สายสามารถแสดงในบล็อกนี้ได้ นอกจากนี้ ข้อกำหนดยังอธิบายวิธีการที่คาดหวังสำหรับเครื่องมือการกำหนดค่า HART และโฮสต์การจัดการสินทรัพย์ในการเข้าถึงอุปกรณ์ HART โดยใช้โปรโตคอลคำสั่ง HART ดั้งเดิมที่ส่งผ่านเครือข่ายอีเธอร์เน็ตความเร็วสูง (HSE) ของมูลนิธิ ข้อกำหนดยังกำหนดโครงสร้างเพื่อระบุและรักษาสถานะของอุปกรณ์ HART ในเครือข่ายแบบมัลติดรอปแบบมีสาย รวมถึงใน เครือข่ายเมช HART ไร้สายที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ Foundation for Remote Operations Management ด้วย
การบูรณาการ ISA 100.11a
ในส่วนของโครงการ ISA 100.11a ก็มีความคืบหน้าอย่างมากในการบูรณาการเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย ISA 100.11a เข้ากับโครงสร้างพื้นฐาน Foundation Fieldbus ร่างข้อกำหนดเบื้องต้นเสร็จสมบูรณ์แล้ว โดยจะดำเนินการกำหนดข้อกำหนดเบื้องต้น การทดสอบ และข้อกำหนดขั้นสุดท้ายให้แล้วเสร็จภายในหนึ่งปี เช่นเดียวกับ อุปกรณ์ Wireless HART อุปกรณ์ ISA 100.11a จะถูกแสดงเป็นบล็อกทรานสดิวเซอร์ในอุปกรณ์ Foundation ROM
ทีมงาน HSE Backhaul
ในช่วงปลายปี 2551 มูลนิธิ Fieldbus และ ISA ได้ทำข้อตกลงการอนุญาตให้ใช้สิทธิร่วมกัน ซึ่งอนุญาตให้ทั้งสององค์กรทำงานร่วมกันในด้านเครือข่ายไร้สาย ข้อตกลงนี้จะช่วยกลุ่มทำงาน ISA100.15 ในการพัฒนามาตรฐานแบ็คฮอลไร้สาย เครือข่ายแบ็คฮอลทำหน้าที่เชื่อมต่อสถานที่และแอปพลิเคชันระยะไกลเข้ากับศูนย์ควบคุมส่วนกลาง ข้อกำหนดของมูลนิธิ ROM กำหนดให้ HSE เป็นเครือข่ายแบ็คฮอลสำหรับแอปพลิเคชันระยะไกล โดยมีให้เลือกทั้งแบบมีสายและไร้สาย การบูรณาการในอนาคตของ
เครือข่ายเพิ่มเติม
พื้นฐานของ ROM ช่วยให้สามารถบูรณาการเครือข่ายอื่นๆ นอกเหนือจาก ISA 100.11a, Wireless HART และอื่นๆ ได้ในอนาคต เครือข่ายที่เป็นไปได้ในอนาคต ได้แก่ Modbus ศักยภาพในการบูรณาการเครือข่ายที่หลากหลายในอนาคตนั้นไม่มีขีดจำกัด