필드버스 재단

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필드버스 재단은 상호운용 가능한 단일 국제 필드버스 표준을 전담하는 단체였다. 1994년 9월 WorldFIP 북미와 ISP(Interoperative Systems Project)의 합병에 의해 설립되었다. 필드버스재단은 전 세계 350여개 협력사와 공정관리 및 제조자동화 제품의 최종 사용자로 구성된 비영리 무역 컨소시엄이었다.^[1] 이 회사들은 함께 IEC/ISA/FDI 및 기타 필드버스 표준 개발에 기여하였다.

Foundation Fieldbus는 독점적인 네트워크 프로토콜과 달리 기업이 소유하지 않으며, 국제표준화기구의 개방형 시스템 상호접속(OSI/ISO) 7개 층 통신 모델을 기반으로 한 개방형 상호운용성 [필드버스]이다. 이 재단의 규격은 계측, 시스템 및 자동화 협회(ISA) 및 국제전기기술위원회(IEC)의 공식 허가 SP50 표준 프로젝트와 호환된다.

필드버스 재단은 설립 초기부터 필드버스 디지털 통신과 지역 및 국제 표준에 기초한 통합 시스템 아키텍처의 개발에 주도적인 역할을 수행해 왔다. 이 재단의 역사는 필드버스 기반의 제어 솔루션이 글로벌 자동화 시장에서 널리 받아들여졌기 때문에 성장과 성과 중 하나였다.

기술의 기원

1980년대에 필드 디바이스용 디지털 통신 표준을 개발하기 위해 상당한 노력을 기울였다. 신용은 기술 요건을 정의하고 디지털 필드버스에 대한 합의를 도출하는 데 수년을 소비한 ISA의 SP50 위원회 회원들에게 주어진다. 그 사이에, 주요 공정 관리 공급자들은 그들만의 독점적인 디지털 통신 표준에 대한 작업을 시작했다. 이러한 여러 가지 노력은 소수의 경쟁적인 프로토콜로 귀결되었으며, 그 중 어느 것도 함께 작동할 수 없었다.

업계 컨센서스

1994년 말, 필드버스의 길은 새롭고 유망한 방향을 택했다. ISP(InterOperable Systems Project)와 WorldFIP 북미 지역 두 개의 병렬 공급업체 컨소시엄이 통합되어 필드버스 재단을 설립한다. 새 기구는 즉시 국제적으로 수용 가능한 필드버스 표준을 달성하기 위한 노력에 결정적인 덩어리를 가져왔다. 재단은 개발 프로그램을 편성하고, 현장 실험을 실시하며, 업계에서 가장 엄격한 필드버스 기기 시험 및 등록 프로그램을 구축하였다. 제조업체, 최종 사용자, 학술 기관 및 기타 이해관계자는 필드버스 재단의 회원이 되어 Foundation Fieldbus라고 알려진 개방적이고 비수용적인 규격을 개발했다. 이 첨단 디지털 통신 솔루션은 데이터의 적절한 전송과 처리가 필수적인 미션 크리티컬 제어 애플리케이션을 지원하기 위해 처음부터 설계되었다. 양립할 수 없는 네트워크와 시스템을 정보 통합 및 분산 실시간 제어를 위한 완전 통합 개방형 아키텍처로 대체하기 위해 기반 기술이 만들어졌다. Foundation 기술을 통해 사용자는 발전소 운영을 위한 고속 백본과 통합 시스템 아키텍처를 기반으로 한 긴밀하게 통합된 디지털 제어를 구현할 수 있는 힘을 얻었다. 이는 다시 기기 및 서브시스템 상호운용성에 대해 이전에 경험했던 제약조건을 제거했다.

이정표

필드버스 재단은 파운데이션 기술의 성숙과 성공으로 가는 과정에서 많은 중요한 이정표를 달성했다. 여기에는 다음이 포함된다.

• H1 예비 사양 초안 작성, 1995년 5월
• 1996년 10월 몬산토 초코바유에서 H1 기술 시연
• 제1회 H1 필드버스 상품 등록, 1998년 9월
• HSE(고속 이더넷) 초안 작성, 1999년 9월
• 첫 번째 HSE 연결 장치 등록, 2001년 5월
• 2005년^[2] 5월 ISP 리마에서 HSE 및 FFB 시연
• SIF 프로토콜 규격 기반 구축, 2005
• 2008년^[3] 5월 암스테르담 Shell Global Solutions에서 SIF(Safety Instrumented Functions) 기술 시연
• 첫 번째 H1 필드버스 케이블 등록, 2008년 10월
• 무선 백홀 네트워크 구현을 위한 ISA와의 협업 이니셔티브 개시, 2008년 10월
• SIF 최종 기술 사양 발표, 2009년 1월
• 2009년 3월, Foundation Fieldbus 인증을 받은 첫 교육 기관 발표
• 필드버스 재단은 2009년 12월 확장된 FDI(Field Device Integration) 산업 이니셔티브에 참여한다.
• 고급 필드 진단을 포함하는 첫 번째 필드버스 장치 등록, 2010년 11월
• 고속 이더넷 원격 I/O(HSE-RIO) 예비 사양 릴리즈, 2010년 12월
• 호스트 프로파일 61b를 포함하는 첫 번째 호스트 등록, 2011년 4월
• 원격 운영 관리(ROM) 솔루션 발표, 2011년^[4] 12월
• 첫 번째 H1 격리 장치 쿠플러 등록, 2012년 9월
• ISA와 협력하여 개발한 무선 백홀 아키텍처 모델의 승인
• 2013년^[5] 4월 브라질 페트로브라스에서 실시한 ROM 기술 기반 첫 현장 시연
• 디지털 필드버스 자동화 경험을 보다 쉽게 하기 위한 프로젝트 Gemstone 론칭, 2013년 5월

업계가 이 기술을 수용하는 데 결정적인 것은 공인된 국제 관리 기구에 의한 표준화였다. 여기에는 다음이 포함된다.

• ANSI(American National Standards Institute)/ISA(International Society of Automation,
• 국제전기기술위원회(IEC), 1999년 12월
• 유럽전기표준화위원회(CENELEC), 2000년 3월

IEC는 IEC 61158 국제 필드버스 표준에 기초 H1 및 HSE 규격을 포함하기로 의결했다. CENELEC 기술국은 Foundation H1 규격을 EN 50170 유로노름에 추가했다. 또한, Foundation H1은 ANSI/ISA-50.02 표준의 유일한 구현이다.

SIF(Safety Instrumentated Functions) 기반

필드버스 재단의 SIF 개발 재단은 글로벌하고 독립적인 공인 시험 기관인 TUV 라인랜드 산업 서비스 GmbH, Automation, Software and Information Technology의 전체 시스템 개념의 승인을 받아 2003년 말 첫 번째 주요 이정표를 달성했다.2006년 초, 재단은 TUV가 필드버스 사양에 대해 프로토콜 형식 승인을 허가했다고 발표했다. TUVV 형식 승인은 Foundation 기술을 통합한 상용 표준 기반 안전 계측기에 대한 전세계적으로 증가하고 있는 수요를 충족시키는 데 도움이 된다. SIF 기술 기반은 전기, 전자 및 프로그램 가능한 전자 안전 관련 시스템의 기능 안전에 대한 IEC 61508 표준의 엄격한 요건을 충족하며, 여기에는 SIL(Safety Integrity Level) 3까지 포함된다. 또한 최종 사용자는 프로세스 산업의 SIF 기능 안전을 다루는 IEC 61511 표준에 따라 시스템을 구축할 수 있다(IEC 61511은 ANSI/ISA-84.00.01-01-2004 표준으로 이용 가능하다). NAMUR(독일), JEMIMA(일본) 등 국제 최종 사용자 협회는 Foundation 기술에 대한 지지의 목소리를 내고, 규격 개발에 도움을 준 최종 사용자 커뮤니티의 의견을 제공했다. 주요 국제 산업 기구의 승인과 지원은 사용자들에게 Foundation 제어 솔루션에 대한 투자가 공인된 글로벌 표준에 기초한다는 확신을 주었다.

ROM(원격 운영 관리) 기반

프로세스 자동화 분야에서 가장 빠르게 성장하는 부문 중 하나는 원격 운영 관리다. 이름에서 알 수 있듯이 원격 운영은 인력 송출이 어렵거나 불가능한 원격지 지리적 위치에 있거나 분산되어 있는 자동화 자산을 관리하는 것을 말한다. 이는 원격 해상 석유 플랫폼과 석유 및 가스 파이프라인에 국한되지 않는다. 또한 탱크 농장과 터미널, 수도 및 폐수 처리 시설을 포함할 수 있으며, 자동화 자산에 대한 원격 액세스가 필요한 모든 산업 또는 애플리케이션은 무선 및 유선 인포트를 모두 제공하는 Foundation Fieldbus 사양에 대한 기술과 추가 사항 모음입니다.원격 자산 및 애플리케이션을 위한 구조 ROM 기반은 무선 및 원격 I/O 기기에서 정보에 대한 직접 액세스 및 진단 기능을 제공한다. 반대로, Foundation for ROM은 데이터 관리와 품질을 위해 이러한 장치로부터 데이터를 가져와 Foundation Fieldbus 환경에 배치할 수 있다. Foundation Fieldbus는 단순한 통신 프로토콜 그 이상이다. 사용자 계층은 데이터 관리의 모든 종류의 유연성과 표준화를 허용하며, 모두 프로세스 자동화의 요건을 중심으로 구축된다. 원격 운영 관리를 위한 Foundation for Remote Operations Management는 기존의 원격 I/O에서 ISA 100.11a 및 Wireless에 이르기까지 여러 무선 및 유선 네트워크를 통합할 수 있는 개방형 경로를 제공한다.HART™: 장치 정보 및 진단에 대한 직접 액세스 가능 Foundation 필드버스의 범위와 기능을 확장하여 통신 기술에 관계없이 발전소 전체에 더 많은 장치를 포함시킨다.

원격 I/O 통합

기존의 유선 원격 I/O와 유선 HART의 인터페이스인 RIO는 2007년에 출시되었다. HSE 원격 I/O(HSE RIO) 사양은 최종 사용자가 HSE 고속 필드버스를 통해 필드버스 호스트 시스템에서 직접 높은 데이터 요구 장치에 접근할 수 있도록 한다. 원격 I/O 규격을 통해 모든 형태의 기존 I/O를 네이티브 필드버스 환경에 쉽게 도입할 수 있다. 이 솔루션은 공통 이더넷 네트워크를 통해 이산형 인, 이산형 아웃, 아날로그 인, 아날로그 아웃 및 Foundation H1을 사용할 수 있게 한다. 필드버스재단은 2011년 4월 이 규격의 원격 I/O 부분을 공개했다.

유무선HART 통합

2011년 9월, 필드버스 재단은 유선 HART 및 Wireless용 필드버스 변환기 블록 주소 지정 예비 사양을 발표했다.변환기 블록 사양과 관련된 WIO 시스템 아키텍처 및 WIO 데이터 구조에 대한 업데이트와 함께 HART 장치. 유무선HART 기술 명세서는 ROM 장치용 기초 내의 HART 장치를 나타내기 위해 사용되는 필드버스 변환기 블록을 정의한다. 유선 HART와 무선 모두HART 장치는 이 블록에 나타낼 수 있다. 또한, 규격은 HSE(Foundation High Speed Ethernet) 네트워크를 통해 전송되는 네이티브 HART 명령 프로토콜을 사용하여 HART 장치에 접근하기 위해 HART 구성 도구와 자산 관리 호스트가 예상하는 방법을 설명한다. 규격은 또한 Wireless뿐만 아니라 유선 멀티 드롭 네트워크에서 HART 장치 상태를 식별하고 유지하기 위한 구조를 정의한다.Foundation for Remote Operations Management 장치에 연결된 HART 메시 네트워크.

ISA 100.11a 통합

프로젝트의 ISA 100.11a 단계는 ISA 100.11a 무선 센서 네트워크를 Foundation Fieldbus 인프라에 통합하는 데도 상당한 진전을 이루었다. 예비시방서 초안이 완료되었으며, 예비시방서, 시험시방서, 최종시방서는 1년 이내에 완료되어야 한다. Wireless와 유사HART 장치, ISA 100.11a 장치는 Foundation ROM 장치들에서 변환기 블록으로 표현될 것이다.

HSE 백홀팀

2008년 말 필드버스 재단과 ISA는 양 기관이 무선 네트워크에 대해 협업할 수 있도록 하는 교차 라이선스 협약을 체결했다. 이 계약은 ISA100.15 워킹그룹이 무선 백홀 표준을 개발하는 데 도움을 줄 것이다. 백홀 네트워크는 원격 위치 및 애플리케이션을 중앙 제어 시설과 통합했다. Foundation for ROM 규격은 유무선 구성으로 제공되는 원격 애플리케이션을 위한 백홀 네트워크로서 HSE를 제공한다. 미래 통합

추가 네트워크

ROM 기반은 ISA 100.11a, Wireless 외에 다른 네트워크의 미래 통합을 가능하게 한다.HART 등등. 향후 후보에는 모드버스 등의 네트워크가 포함된다. 엄청나게 다양한 네트워크를 통합할 미래의 잠재력은 무한하다.

참조