Un bus de campo es un miembro de una familia de redes de comunicación digital industrial [1] que se utilizan para el control distribuido en tiempo real. Los perfiles de bus de campo están estandarizados por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) como IEC 61784/61158.
Un sistema industrial automatizado complejo se estructura típicamente en niveles jerárquicos como un sistema de control distribuido (DCS). En esta jerarquía, los niveles superiores para la gestión de la producción están vinculados al nivel de control directo de los controladores lógicos programables (PLC) a través de un sistema de comunicaciones no crítico en el tiempo (por ejemplo, Ethernet ). El bus de campo [2] vincula los PLC del nivel de control directo a los componentes de la planta del nivel de campo, como sensores , actuadores , motores eléctricos , luces de consola, interruptores , válvulas y contactores , y reemplaza las conexiones directas a través de bucles de corriente o señales de E/S digitales . Por lo tanto, los requisitos de un bus de campo son críticos en el tiempo y sensibles a los costos. Desde el nuevo milenio se han establecido varios buses de campo basados en Ethernet en tiempo real . Estos tienen el potencial de reemplazar los buses de campo tradicionales a largo plazo.
Un bus de campo es un sistema de red industrial para el control distribuido en tiempo real. Es una forma de conectar instrumentos en una planta de fabricación. Un bus de campo funciona en una estructura de red que normalmente permite topologías de red en cadena , estrella, anillo, rama y árbol . Anteriormente, las computadoras se conectaban mediante RS-232 ( conexiones en serie ) mediante las cuales solo podían comunicarse dos dispositivos. Esto sería el equivalente del esquema de comunicación de 4-20 mA utilizado actualmente , que requiere que cada dispositivo tenga su propio punto de comunicación a nivel del controlador, mientras que el bus de campo es el equivalente a las conexiones de tipo LAN actuales , que requieren solo un punto de comunicación a nivel del controlador y permiten que se conecten varios (cientos) de puntos analógicos y digitales al mismo tiempo. Esto reduce tanto la longitud del cable necesario como la cantidad de cables necesarios. Además, dado que los dispositivos que se comunican a través de un bus de campo requieren un microprocesador , el mismo dispositivo suele proporcionar varios puntos. Algunos dispositivos de bus de campo ahora admiten esquemas de control como el control PID en el lado del dispositivo en lugar de forzar al controlador a realizar el procesamiento.
La principal motivación para utilizar un bus de campo en un sistema de control distribuido es reducir el coste de instalación y mantenimiento de la instalación sin perder la alta disponibilidad y fiabilidad del sistema de automatización. El objetivo es utilizar un cable de dos hilos y una configuración sencilla para dispositivos de campo de distintos fabricantes. Según la aplicación, la cantidad de sensores y actuadores varía desde cientos en una máquina hasta varios miles distribuidos en una gran planta. La historia del bus de campo muestra cómo abordar estos objetivos.
Podría decirse que la tecnología de bus de campo precursora es HP-IB, tal como se describe en IEEE 488 [3] en 1975. "Se conoció como Bus de Interfaz de Propósito General (GPIB) y se convirtió en un estándar de facto para el control de instrumentos industriales y automatizados".
El GPIB tiene su principal aplicación en medidas automatizadas con instrumentos de distintos fabricantes. Se trata de un bus paralelo con un cable y conector de 24 hilos, limitado a una longitud máxima de cable de 20 metros.
La tecnología de bus de campo más antigua que se utiliza es Bitbus. Bitbus fue creado por Intel Corporation para mejorar el uso de los sistemas Multibus en sistemas industriales separando las funciones de E/S lentas del acceso más rápido a la memoria. En 1983, Intel creó el microcontrolador 8044 Bitbus añadiendo firmware de bus de campo a su microcontrolador 8051 existente . Bitbus utiliza EIA-485 en la capa física , con dos pares trenzados: uno para datos y el otro para reloj y señales. El uso de SDLC en la capa de enlace de datos permite 250 nodos en un segmento con una distancia total de 13,2 km. Bitbus tiene un nodo maestro y varios esclavos, y los esclavos solo responden a las solicitudes del maestro. Bitbus no define el enrutamiento en la capa de red . El 8044 permite solo un paquete de datos relativamente pequeño (13 bytes), pero incorpora un conjunto eficiente de tareas RAC (acceso y control remotos) y la capacidad de desarrollar tareas RAC personalizadas. En 1990, el IEEE adoptó Bitbus como el Bus de Control Serie del Sistema de Microcontrolador (IEEE-1118). [4] [5]
En la actualidad, BITBUS es mantenido por el BEUG (Grupo Europeo de Usuarios de BITBUS). [6]
Las redes de oficina no son realmente adecuadas para aplicaciones de automatización, ya que carecen del retardo de transmisión límite superior. ARCNET , que se concibió en 1975 para la conectividad de oficina, utiliza un mecanismo de token y, por lo tanto, encontró usos posteriores en la industria.
El Protocolo de Automatización de Manufactura (MAP) fue una implementación de protocolos compatibles con OSI en tecnología de automatización iniciada por General Motors en 1984. MAP se convirtió en una propuesta de estandarización de LAN apoyada por muchos fabricantes y se utilizó principalmente en la automatización de fábricas. MAP ha utilizado el bus de token IEEE 802.4 de 10 Mbit/s como medio de transmisión.
Debido a su alcance y complejidad, el MAP no logró hacer un gran avance. Para reducir la complejidad y alcanzar un procesamiento más rápido con menos recursos, se desarrolló el MAP de Arquitectura de Rendimiento Mejorado (EPA) en 1988. Este MiniMap [7] contiene solo los niveles 1, 2 y 7 del modelo de referencia básico de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI). Este atajo fue adoptado por las definiciones de bus de campo posteriores.
El logro más importante de MAP es la Especificación de Mensajes de Fabricación (MMS), la capa de aplicación de MAP.
La Especificación de Mensajes de Fabricación (MMS) es una norma internacional ISO 9506 [8] que trata sobre un protocolo de aplicación y servicios para transferir datos de procesos en tiempo real e información de control de supervisión entre dispositivos en red o aplicaciones informáticas, publicada como primera versión en 1986.
Ha sido un modelo para muchos desarrollos posteriores en otras estandarizaciones de comunicación industrial como FMS para Profibus o SDO para CANopen . Todavía se utiliza como una posible capa de aplicación, por ejemplo, para la automatización de servicios públicos de energía en las normas IEC 61850 .
En el campo de la automatización de la fabricación , los requisitos que debe cumplir un bus de campo son permitir tiempos de reacción cortos con solo unos pocos bits o bytes que deben transmitirse a una distancia no mayor que unos cientos de metros.
En 1979, Modicon (ahora Schneider Electric ) definió un bus serial para conectar sus controladores lógicos programables (PLC) llamado Modbus . En su primera versión, Modbus utilizaba un cable de dos hilos con señales UART EIA 485. El protocolo en sí es muy simple con un protocolo maestro/esclavo y el número de tipos de datos está limitado a los que entendían los PLC de la época. Sin embargo, Modbus es (con su versión Modbus-TCP) todavía una de las redes industriales más utilizadas, principalmente en el campo de la automatización de edificios.
En 1987, un proyecto de investigación financiado por el gobierno alemán definió el bus de campo PROFIBUS basándose en la especificación de mensajes de bus de campo (FMS). [9] En la práctica, demostró que era demasiado complicado de manejar en el campo. En 1994, Siemens propuso una capa de aplicación modificada con el nombre de Periferia Descentralizada (DP) que alcanzó una buena aceptación en la industria manufacturera. En 2016, el Profibus es uno de los buses de campo más instalados en el mundo [10] y alcanza los 60 millones de nodos instalados en 2018. [11]
En 1987, Phoenix Contact desarrolló un bus serial para conectar entradas y salidas distribuidas espacialmente a un controlador centralizado. [12] El controlador envía una trama a través de un anillo físico, que contiene todos los datos de entrada y salida. El cable tiene 5 hilos: además de la señal de tierra, dos hilos para la trama de salida y dos hilos para la trama de retorno. Con este cable es posible tener toda la instalación en una topología de árbol . [13]
El INTERBUS tuvo mucho éxito en la industria manufacturera, con más de 22,9 millones de dispositivos instalados en el campo. El INTERBUS se unió a la tecnología Profinet para el bus de campo basado en Ethernet Profinet y ahora el mantenimiento del INTERBUS corre a cargo de la Profibus Nutzerorganisation eV [14] .
Durante la década de 1980, para resolver los problemas de comunicación entre los diferentes sistemas de control de los automóviles, la empresa alemana Robert Bosch GmbH desarrolló por primera vez la red de área de controlador (CAN). El concepto de CAN consistía en que cada dispositivo se podía conectar mediante un único conjunto de cables y que cada dispositivo conectado podía intercambiar datos libremente con cualquier otro dispositivo. CAN pronto migró al mercado de la automatización industrial (junto con muchos otros).
DeviceNet fue desarrollado por la empresa estadounidense Allen-Bradley (ahora propiedad de Rockwell Automation ) y la ODVA (Open DeviceNet Vendor Association) como un estándar de bus de campo abierto basado en el protocolo CAN. DeviceNet está estandarizado en la norma europea EN 50325. La especificación y el mantenimiento del estándar DeviceNet son responsabilidad de la ODVA. Al igual que ControlNet y EtherNet/IP, DeviceNet pertenece a la familia de redes basadas en CIP. CIP ( Common Industrial Protocol ) forma la capa de aplicación común de estas tres redes industriales. Por lo tanto, DeviceNet, ControlNet y Ethernet/IP están bien coordinados y proporcionan al usuario un sistema de comunicación graduado para el nivel de gestión (EtherNet/IP), el nivel de celda (ControlNet) y el nivel de campo (DeviceNet). DeviceNet es un sistema de bus orientado a objetos y funciona según el método productor/consumidor. Los dispositivos DeviceNet pueden ser clientes (maestros) o servidores (esclavos) o ambos. Los clientes y servidores pueden ser productores, consumidores o ambos.
CANopen fue desarrollado por CiA ( CAN in Automation ), la asociación de usuarios y fabricantes de CANopen, y ha sido estandarizado como estándar europeo EN 50325-4 desde finales de 2002. CANopen utiliza las capas 1 y 2 del estándar CAN (ISO 11898-2) y extensiones con respecto a la asignación de pines, las velocidades de transmisión y la capa de aplicación.
En la automatización de procesos, la mayoría de los transmisores de campo se conectan tradicionalmente al dispositivo de control a través de un bucle de corriente de 4-20 mA. Esto permite no solo transmitir el valor medido con el nivel de corriente, sino también proporcionar la energía eléctrica necesaria al dispositivo de campo con solo un cable de dos hilos de una longitud de más de mil metros. Estos sistemas también se instalan en áreas peligrosas. Según NAMUR, un bus de campo en estas aplicaciones debe cumplir estos requisitos. [15] Una norma especial para instrumentación, IEC/EN 60079-27, describe los requisitos para el concepto de bus de campo intrínsecamente seguro (FISCO) para instalaciones en la zona 0, 1 o 2.
El estándar FIP se basa en una iniciativa francesa de 1982 para crear un análisis de requisitos para un futuro estándar de bus de campo. El estudio condujo a la iniciativa europea Eureka para un estándar de bus de campo en junio de 1986 que incluyó a 13 socios. El grupo de desarrollo (réseaux locaux industriels) creó la primera propuesta que se estandarizó en Francia. El nombre de bus de campo FIP se dio originalmente como una abreviatura del francés "Flux d'Information vers le Processus", mientras que más tarde se hizo referencia a FIP con el nombre inglés "Factory Instrumentation Protocol".
El protocolo FIP ha perdido terreno frente al Profibus, que llegó a imponerse en el mercado europeo en la década siguiente (la página de inicio de WorldFIP no ha visto ningún comunicado de prensa desde 2002). El primo más cercano de la familia FIP se puede encontrar hoy en día en el Wire Train Bus para vagones de tren. Sin embargo, un subconjunto específico de WorldFIP (conocido como protocolo FIPIO) se puede encontrar ampliamente en componentes de máquinas.
Foundation Fieldbus fue desarrollado a lo largo de muchos años por la Sociedad Internacional de Automatización (ISA) como SP50. Hoy en día, Foundation Fieldbus cuenta con una creciente base instalada en muchas aplicaciones de procesos pesados, como refinación, petroquímica, generación de energía e incluso alimentos y bebidas, productos farmacéuticos y aplicaciones nucleares. [16]
A partir del 1 de enero de 2015, la Fundación Fieldbus pasó a formar parte del nuevo Grupo FieldComm. [17]
Profibus PA (automatización de procesos) se utiliza para la comunicación entre instrumentos de medición y de proceso, actuadores y sistemas de control de procesos o PLC / DCS en la ingeniería de procesos. Profibus PA es una versión de Profibus con capa física adecuada para la automatización de procesos, en la que varios segmentos (segmentos PA) con instrumentos de campo se pueden conectar a Profibus DP a través de los denominados acopladores. El cable de bus de dos hilos de estos segmentos se encarga no solo de la comunicación, sino también del suministro de energía de los participantes ( tecnología de transmisión MBP ). Otra característica especial de Profibus PA es el perfil de dispositivo ampliamente utilizado "PA Devices" (PA Profile), [18] en el que las funciones más importantes de los dispositivos de campo están estandarizadas por todos los fabricantes.
El mercado de la automatización de edificios también tiene diferentes requisitos para la aplicación de un bus de campo:
El BatiBUS , definido en 1989 y utilizado principalmente en Francia, se amplió al European Installation Bus (EIB) y al European Home Systems Protocol (EHS), fusionado en 1999 con la norma Konnex (KNX) EN 50090 (ISO/IEC 14543-3). En 2020, 495 empresas miembro ofrecen 8.000 productos con interfaces KNX en 190 países de todo el mundo. [19]
A diferencia de otras redes, LonWorks es el resultado del trabajo de los informáticos de Echelon Corporation desde la década de 1980. En 1999, el protocolo de comunicaciones (conocido entonces como LonTalk) se presentó a ANSI y se aceptó como estándar para redes de control (ANSI/CEA-709.1-B), en 2005 como EN 14908 (estándar europeo de automatización de edificios). El protocolo también es una de las varias capas físicas/de enlace de datos del estándar BACnet ASHRAE/ANSI para la automatización de edificios.
El estándar BACnet fue desarrollado inicialmente y ahora es mantenido por la Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado ( ASHRAE ) desde 1987. BACnet es un Estándar Nacional Estadounidense ( ANSI ) 135 desde 1995, un estándar europeo, un estándar nacional en muchos países y un Estándar ISO 16484 global desde 2003. [20] BACnet tiene en 2017 una participación de mercado del 60% en el mercado de automatización de edificios. [21]
Aunque la tecnología de bus de campo existe desde 1988, con la finalización de la norma ISA S50.02, el desarrollo de la norma internacional llevó muchos años. En 1999, el comité de normas IEC SC65C/WG6 se reunió para resolver las diferencias en el borrador de la norma IEC de bus de campo. El resultado de esta reunión fue la forma inicial de la norma IEC 61158 con ocho conjuntos de protocolos diferentes denominados "Tipos".
Esta forma de estándar fue desarrollada inicialmente para el Mercado Común Europeo , se concentra menos en la similitud y logra su propósito principal: la eliminación de las restricciones al comercio entre naciones. Las cuestiones de similitud ahora se dejan a los consorcios internacionales que respaldan cada uno de los tipos de estándares de bus de campo. Casi tan pronto como fue aprobada, el trabajo de desarrollo de estándares IEC cesó y el comité se disolvió. Se formó un nuevo comité IEC SC65C/MT-9 para resolver los conflictos de forma y sustancia dentro de las más de 4000 páginas de IEC 61158. El trabajo sobre los tipos de protocolos anteriores está sustancialmente completo. Nuevos protocolos, como para buses de campo de seguridad o buses de campo Ethernet en tiempo real, se están aceptando en la definición del estándar internacional de bus de campo durante un ciclo de mantenimiento típico de 5 años. En la versión 2008 del estándar, los tipos de bus de campo se reorganizan en Familias de Perfiles de Comunicación (CPF). [22]
Había muchas tecnologías que competían en el campo de los buses de campo y la esperanza original de contar con un único mecanismo de comunicaciones unificado no se ha hecho realidad. Esto no debería sorprender, ya que la tecnología de buses de campo debe implementarse de manera diferente en diferentes aplicaciones; los buses de campo para automóviles son funcionalmente diferentes de los buses de campo para el control de plantas de proceso.
En junio de 1999, el Comité de Acción (CA) de la IEC decidió adoptar una nueva estructura para las normas de buses de campo, comenzando con una primera edición válida el 1 de enero de 2000, a tiempo para el nuevo milenio: existe una gran norma IEC 61158, en la que todos los buses de campo tienen su lugar. [23] Los expertos decidieron que la estructura de IEC 61158 se mantenga según diferentes capas, divididas en servicios y protocolos. Los buses de campo individuales se incorporan a esta estructura como diferentes tipos.
La norma IEC 61158 Redes de comunicación industrial - Especificaciones de bus de campo se divide en las siguientes partes:
Cada parte contiene varios miles de páginas, por lo que se han dividido en subpartes. Los protocolos individuales simplemente se han numerado con un tipo. De esta forma, cada tipo de protocolo tiene su propia subparte si es necesario.
Para encontrar la subparte correspondiente de las partes individuales de la norma IEC 61158, es necesario conocer el tipo de protocolo correspondiente a una familia específica.
En la edición de 2019 de la norma IEC 61158 se especifican hasta 26 tipos diferentes de protocolos. En la estandarización IEC 61158 se evita el uso de nombres de marcas y se sustituyen por términos técnicos y abreviaturas. Por ejemplo, Ethernet se sustituye por el nombre técnicamente correcto CSMA/CD o una referencia a la norma ISO 8802.3 correspondiente. Lo mismo ocurre con los nombres de bus de campo, todos se sustituyen por números de tipo. Por lo tanto, el lector nunca encontrará una designación como PROFIBUS o DeviceNet en toda la norma IEC 61158 de bus de campo. En la sección Conformidad con IEC 61784 se proporciona una tabla de referencia completa.
Es evidente que esta recopilación de normas de bus de campo de la norma IEC 61158 no es adecuada para su aplicación. Debe complementarse con instrucciones de uso. Estas instrucciones muestran cómo y qué partes de la norma IEC 61158 se pueden ensamblar para formar un sistema funcional. Estas instrucciones de ensamblaje se han compilado posteriormente como perfiles de bus de campo IEC 61784.
Según la norma IEC 61158-1 [24] la norma IEC 61784 se divide en las siguientes partes:
La norma IEC 61784 Parte 1 [25] , denominada Conjuntos de perfiles para la fabricación continua y discreta en relación con el uso de buses de campo en sistemas de control industrial, enumera todos los buses de campo propuestos por los organismos de normalización nacionales. En la primera edición de 2003 se introdujeron 7 familias de perfiles de comunicación (CPF) diferentes:
Swiftnet, que se utiliza ampliamente en la construcción de aeronaves (Boeing), se incluyó en la primera edición del estándar. Esto resultó ser un error y en la edición 2 de 2007 este protocolo se eliminó del estándar. Al mismo tiempo, se agregaron el CPF 8 CC-Link , el protocolo CPF 9 HART y el CPF 16 SERCOS . En la edición 4 de 2014 se incluyó en el estándar el último bus de campo CPF 19 MECHATROLINK . La edición 5 de 2019 fue solo una revisión de mantenimiento sin ningún perfil nuevo agregado.
Consulte la lista de protocolos de automatización para buses de campo que no están incluidos en esta norma.
Ya en la edición 2 del perfil de bus de campo se incluyen los primeros perfiles basados en Ethernet como capa física. [26] Todos estos nuevos protocolos Ethernet en tiempo real (RTE) desarrollados se compilan en IEC 61784 Parte 2 [27] como perfiles adicionales para redes de comunicación basadas en ISO/IEC 8802 3 en aplicaciones en tiempo real . Aquí encontramos las soluciones Ethernet/IP , tres versiones de PROFINET IO - las clases A, B y C - y las soluciones de P-NET, [28] Vnet/IP [29] TCnet, [30] EtherCAT , Ethernet POWERLINK , Ethernet para automatización de plantas (EPA), y también el MODBUS con un nuevo MODBUS-RTPS de publicación-suscripción en tiempo real y el perfil heredado MODBUS-TCP.
En este contexto resulta interesante la solución SERCOS , que en el ámbito del control de ejes ya contaba con su propia norma IEC 61491. [31] Con la introducción de la solución basada en Ethernet SERCOS III , esta norma se ha desmantelado y la parte de comunicación se ha integrado en la norma IEC 61158/61784. La parte de aplicación se ha integrado junto con otras soluciones de accionamiento en una norma de accionamiento especial IEC 61800-7.
Así pues, la lista de RTE para la primera edición en 2007 ya es larga:
En 2010 se publicó una segunda edición que incluía CPF 17 RAPIEnet y CPF 18 SafetyNET p . En la tercera edición de 2014 se añadió la versión Industrial Ethernet (IE) de CC-Link . Las dos familias de perfiles CPF 20 ADS-net [32] y CPF 21 FL-net [33] se añaden a la cuarta edición de 2019.
Para obtener más detalles sobre estos RTE, consulte el artículo sobre Ethernet industrial .
Para la seguridad funcional , diferentes consorcios han desarrollado diferentes protocolos para aplicaciones de seguridad hasta el nivel de integridad de seguridad 3 (SIL) según IEC 61508 o el nivel de rendimiento "e" (PL) según ISO 13849. Lo que la mayoría de las soluciones tienen en común es que se basan en un canal negro y, por lo tanto, se pueden transmitir a través de diferentes buses de campo y redes. Dependiendo del perfil real, el protocolo de seguridad proporciona medidas como contadores, CRC , eco, tiempo de espera, identificadores únicos de remitente y receptor o verificación cruzada.
La primera edición publicada en 2007 de la norma IEC 61784 Parte 3 [34] denominada Redes de comunicación industrial – Perfiles – Buses de campo de seguridad funcional incluye las Familias de perfiles de comunicación (CPF):
SERCOS también utiliza el protocolo de seguridad CIP . [36] En la segunda edición publicada en 2010 se añaden CPF adicionales a la norma:
En la tercera edición de 2016 se añadió el último perfil de seguridad CPF 17 SafetyNET p . Se espera que en 2021 se publique una nueva edición 4. La norma cuenta ahora con 9 perfiles de seguridad diferentes. Todos ellos están incluidos y referenciados en la tabla de cumplimiento global de la siguiente sección.
Las familias de protocolos de cada marca se denominan Communication Profile Family y se abrevian como CPF con un número. Cada familia de protocolos puede definir buses de campo, soluciones Ethernet en tiempo real, reglas de instalación y protocolos para la seguridad funcional. Estas posibles familias de perfiles se establecen en la norma IEC 61784 y se recopilan en la siguiente tabla.
A modo de ejemplo, buscaremos los estándares para PROFIBUS-DP. Éste pertenece a la familia CPF 3 y tiene el perfil CP 3/1. En la Tabla 5 encontramos que su ámbito de protocolo está definido en la norma IEC 61784 Parte 1. Utiliza el tipo de protocolo 3, por lo que se requieren los documentos IEC 61158-3-3, 61158-4-3, 61158-5-3 y 61158-6-3 para las definiciones de protocolo. La interfaz física está definida en la común 61158-2 bajo el tipo 3. Las normas de instalación se pueden encontrar en la norma IEC 61784-5-3 en el Anexo A. Se puede combinar con el FSCP3/1 como PROFIsafe, que está definido en la norma IEC 61784-3-3.
Para evitar que el fabricante tenga que enumerar explícitamente todas estas normas, la referencia al perfil se especifica en la norma. En el caso de nuestro ejemplo para PROFIBUS-DP, la especificación de las normas pertinentes debería ser
Cumplimiento de la norma IEC 61784-1 Ed.3:2019 CPF 3/1
Los requisitos de las redes de bus de campo para aplicaciones de automatización de procesos (medidores de caudal, transmisores de presión y otros dispositivos de medición y válvulas de control en industrias como el procesamiento de hidrocarburos y la generación de energía) son diferentes de los requisitos de las redes de bus de campo que se encuentran en aplicaciones de fabricación discreta, como la fabricación de automóviles, donde se utilizan grandes cantidades de sensores discretos, incluidos sensores de movimiento, sensores de posición, etc. Las redes de bus de campo discretas a menudo se denominan "redes de dispositivos".
Ya en el año 2000 la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) decidió que el Comité Técnico TC 121 Aparatos de conmutación y control de baja tensión especificaría un conjunto de interfaces controlador-dispositivo (CDI) para cubrir las redes de dispositivos. Este conjunto de normas con el número IEC 62026 [37] incluye en la edición actual de 2019 las siguientes partes:
Las siguientes piezas fueron retiradas en 2006 y ya no reciben mantenimiento:
La cantidad de cableado necesario es mucho menor en instalaciones de bus de campo que en instalaciones de 4-20 mA. Esto se debe a que muchos dispositivos comparten el mismo conjunto de cables de forma multipunto en lugar de requerir un conjunto de cables dedicado por dispositivo como en el caso de los dispositivos de 4-20 mA. Además, se pueden comunicar varios parámetros por dispositivo en una red de bus de campo, mientras que solo se puede transmitir un parámetro en una conexión de 4-20 mA. Un bus de campo también proporciona una buena base para la creación de una estrategia de mantenimiento predictivo y proactivo. Los diagnósticos disponibles en los dispositivos de bus de campo se pueden utilizar para abordar problemas con los dispositivos antes de que se conviertan en problemas críticos. [38]
A pesar de que cada tecnología comparte el nombre genérico de bus de campo, los diversos buses de campo no son fácilmente intercambiables. Las diferencias entre ellos son tan profundas que no se pueden conectar fácilmente entre sí. [39] Para comprender las diferencias entre los estándares de bus de campo, es necesario comprender cómo se diseñan las redes de bus de campo. Con referencia al modelo OSI , los estándares de bus de campo están determinados por los medios físicos del cableado y las capas uno, dos y siete del modelo de referencia.
Para cada tecnología, el medio físico y los estándares de la capa física describen en detalle la implementación de la sincronización de bits, la codificación/descodificación, la velocidad de banda, la longitud del bus y la conexión física del transceptor a los cables de comunicación. El estándar de la capa de enlace de datos es responsable de especificar en detalle cómo se ensamblan los mensajes para que la capa física los pueda transmitir, el manejo de errores, el filtrado de mensajes y el arbitraje del bus, y cómo se deben implementar estos estándares en el hardware. El estándar de la capa de aplicación, en general, define cómo se interconectan las capas de comunicación de datos con la aplicación que desea comunicarse. Describe las especificaciones de los mensajes, las implementaciones de gestión de red y la respuesta a la solicitud de servicios de la aplicación. Las capas tres a seis no se describen en los estándares de bus de campo. [40]
Los distintos buses de campo ofrecen diferentes conjuntos de características y rendimiento. Es difícil hacer una comparación general del rendimiento de los buses de campo debido a las diferencias fundamentales en la metodología de transferencia de datos. En la tabla de comparación que aparece a continuación, simplemente se indica si el bus de campo en cuestión suele admitir ciclos de actualización de datos de 1 milisegundo o más rápidos.
A partir de 2008 [actualizar], en los sistemas de control de procesos, el mercado está dominado por Foundation Fieldbus y Profibus PA. [41] Ambas tecnologías utilizan la misma capa física (modulación de corriente codificada Manchester de 2 cables a 31,25 kHz) pero no son intercambiables. Como guía general, las aplicaciones que son controladas y monitoreadas por controladores lógicos programables (PLC) tienden hacia PROFIBUS, y las aplicaciones que son controladas y monitoreadas por un sistema de control digital/distribuido (DCS) tienden hacia Foundation Fieldbus. La tecnología PROFIBUS está disponible a través de Profibus International con sede en Karlsruhe, Alemania. La tecnología Foundation Fieldbus es propiedad de Fieldbus Foundation de Austin, Texas y es distribuida por ella.