Fieldbus Foundation - Parte 4

3.3.9        Cabos

De acordo com os requisitos da norma ISA-S50.02, o cabo utilizado para ligar equipamentos Fieldbus com o modo de voltagem de 31,25 Kbit/s pode ser um simples par de fios trançados com a sua blindagem atendendo os seguintes requisitos mínimos (a 25 ºC):

a) Z0 em fr (31,25 KHz) = 100 Ω±  20%;

b) Atenuação máxima em 1,25 fr (39 KHz) = 3.0 dB/Km;

c) Máxima capacitância não balanceada da blindagem = 2 nF/Km;

d) Resistência DC máxima (por condutor) = 22 Ω/Km;

e) Atraso máximo de propagação entre 0,25 fr e 1,25 fr = 1.7 µs/Km;

f) Área seccional do condutor (bitola) = nominal 0,8 mm2 (#18 AWG);

g) Cobertura mínima da blindagem deverá ser maior ou igual a 90%.

O cabo tipo A se enquadra nas especificações para novas instalações de cabos Fieldbus. A maioria dos cabos utilizados para o sistema 4-20 mA podem ser classificados como tipos B, C e D. Estes tipos (B, C e D) não são considerados ideais para a comunicação Fieldbus. As distâncias listadas para os tipos B, C e D são apenas estimativas baseadas em cabos instalados.

A tabela I a seguir mostra os tipos de cabo com seus respectivos comprimentos máximos:

Tipo	Descrição	Bitola	Comp. Máximo (m)
A	Par trançado com blindagem	#18AWG	1900
B	Multi-pares trançados com blindagem	#22AWG	1200
C	Multi-pares trançados sem blindagem	#26AWG	400
D	Múltiplos condutores sem blindagem	#16AWG	200

Tabela I – Tipos de cabos em FF

A figura 3-16 mostra um cabo tipo A adequado para rede Fieldbus.

Figura 3-16 – Cabo tipo A

As regras de aterramento para um sistema Fieldbus devem ser utilizadas em conformidade com a instalação e manutenção do nível físico que seguem práticas padrões de corrente baseadas na empresa, padrões de plantas e padrões internacionais. Em locais onde os instrumentos sofrem interferências eletromagnéticas a carcaça dos instrumentos deverão ser aterradas. Porém, o aterramento da carcaça jamais deverá ocorrer através do shield do cabo da rede;

Não se deve conectar ao terra nenhum dos condutores do par trançado em nenhum ponto da rede pois isto provocaria a perda da comunicação entre os equipamentos deste barramento cujo condutor fosse aterrado.

O shield (blindagem) do cabo FILEDBUS é, por prática padrão, aterrado em apenas uma de suas pontas ao longo do cabo e não deve ser utilizado como condutor de energia.

O meio (par trançado) deve indicar a polaridade e a esta deve ser mantida em todos os pontos de conexão.

Os cabos Fieldbus deverão sempre ser lançados através de estruturas que contenham apenas cabos de rede ou de sinal e distante de cabos de potência ou qualquer fonte de ruídos eletromagnéticos.

3.3.10        Conectores

Os conectores são dispositivos opcionais que são muito utilizados em instalações onde os equipamentos devem ser periodicamente desconectados e/ou movidos, e poderia ser utilizado em uma conveniente conexão de um equipamento temporário num determinado local. A maioria dos projetos de redes Fieldbus, por questão de redução de custos, prevê o uso de cabos comuns onde suas pontas serão decapadas, prensados terminais e então os cabos serão instalados nas borneiras dos instrumentos, caixas de junção, terminadores e outros dispositivos da rede.

Os conectores Fieldbus devem seguir as especificações da  IEC/ISA Phisical Layer Standard. A figura 3-17 mostra conectores de cabos pré-montados e derivações.

Figura 3-17 – Cabos pré-montados de derivações para rede Fieldbus

Para casos onde será feito um spur, uma maneira prática e de baixo custo de realizar este  tipo de conexão é através destas derivações, ao invés de usar as caixas de derivação. As caixas de derivação ocupam um espaço muito grande, têm um custo elevado e normalmente é necessário fabricar suportes para sua fixação, o que torna sua instalação ainda mais trabalhosa e custosa. A instalação de derivações pode ser feita na própria bandeja ou eletrocalha enquanto que a caixa de derivação deve ser instalada em local aparente e de fácil acesso.

3.3.11        Caixas de Junção ou Derivação

Toda derivação realizada na rede Fieldbus deve ser feita através de conectores (“T”, “Y” e outros) ou mais comumente através de caixas de derivação. As caixas de derivação são elementos passivos, que simplesmente permite a derivação dos cabos de forma organizada, segura e prática.

Existem caixas de junção com conectores de engate rápido, já mencionada anteriormente, caixas com  borneiras de diversos tipos (aparafusadas, prensada por mola, pino para soldagem e outros) ou ainda caixas de junção que possui proteção contra curto-circuito e led de diagnóstico de rede energizada. A figura 3-18 mostra algumas caixas de derivação, que se diferem pela quantidade de spurs que podem ser conectados às mesmas.

Figura 3-18 – Caixas de junção

Não se deve conectar dois cabos num mesmo borne ou passar dois cabos num mesmo prensa cabos numa caixa de derivação. Deve-se sempre utilizar caixas de derivação que possuem bornes para interligação das blindagens dos cabos.

As caixa de junção e instrumentos deverão ficar bem vedados e em local com ausência de umidade. Os prensa cabos dos mesmos deverão ficar sempre na horizontal ou virados para baixo, de forma a dificultar a entrada de água no instrumento através do cabo.

3.3.12        Host Devices

O “Host Device” é um equipamento ligado ao sistema Fieldbus com o qual pode-se configurar, monitorar e interagir com o processo sem a necessidade de se permanecer no campo. Pode ser um SDCD (Sistema Digital de Controle Distribuído), um sistema SCADA ou um microcomputador da linha PC.

3.3.13        Repetidores

É um equipamento utilizado para estender um segmento Fieldbus. Podem ser utilizados no máximo 4 repetidores entre quaisquer 2 equipamentos num segmento Fieldbus. Utilizando 4 repetidores, a máxima distância entre quaisquer 2 equipamentos num segmento é de 9.500 metros, como mostra a figura 3-19.

Figura 3-19 – Distribuição de repeditores Fieldbus

3.3.14        Bridge

É um equipamento utilizado para conectar segmentos Fieldbus de diferentes velocidades (e/ou níveis físicos como fios, fibras ópticas, rádio, etc.) a fim de formar uma extensa rede como mostra a figura 3-20.

 

Figura 3-20 – Aplicação de bridge em FF

3.3.15        Gateway

É um utilizado para conectar um ou mais segmentos em outros tipos de protocolos de comunicação como Ethernet, RS232, MODBUS, etc.

Bom meus amigos, por enquanto é só, aguardem a próxima postagem com a continuação desse tema e comentem e compartilhem com seus amigos. Siga-me no Twitter @marcio_frisso .Segue abaixo as referências desse assunto:

1. www.fieldbus.org – Site da Fieldbus Foundation
2. www.smar.com.br – Fabricante de Equipamentos Fieldbus
3. www.sense.com.br – Fabricante de Caixas de Junção
4. www.poliron.com.br – Fabricante de Cabos
5. Norma ANSI/ISA – S50.02
6. Borges, Johny de Freitas, Redes Industriais de Comunicação, 2008.