Derivaciones, troncales y terminadores: cómo construir correctamente una caja de conexiones Foundation Fieldbus
Una revisión de instalación basada en el artículo de instrumentationtools.com «Caja de conexiones de 4-20 mA frente a caja de conexiones Fieldbus (FF)».
P: ¿En qué se diferencia una caja de conexiones FF de una caja de conexiones de 4-20 mA?
Una caja de conexiones convencional contiene una regleta de terminales, como el bloque de terminales seccionable con cuchilla MTK de Phoenix Contact, y una barra de tierra. Los pares de campo se conectan en un lado, los cables multipar de conexión directa salen hacia el armario de marshalling por el otro, y las pantallas se terminan según la filosofía del proyecto. Cada par es independiente, por lo que un par en cortocircuito inutiliza un lazo.
Una caja de conexiones Foundation Fieldbus transporta un segmento de red. Incluye placas de derivación con barreras, un conjunto de terminación del troncal, protección contra sobretensiones y un terminador. Una sola conexión defectuosa puede dejar fuera de servicio una docena de instrumentos, por lo que las instalaciones FF deben realizarlas técnicos capacitados en la física de segmentos, no solo en el apriete de terminales.
P: ¿Cuál cable es la derivación y cuál es el troncal?
El cable que sale de un instrumento de campo es la derivación. El cable que va hacia el sistema de control, por ejemplo, un módulo de comunicación FOUNDATION Fieldbus Yokogawa ALF111-S50 o un dispositivo de enlace Foundation Fieldbus Allen-Bradley 1788-EN2FFR, es el troncal. En un diseño de troncal de alta potencia, el troncal no es intrínsecamente seguro y las derivaciones sí lo son; esta condición mixta determina toda la distribución del envolvente.
P: ¿Puedo redirigir el cableado interno en el sitio?
No. El conjunto de terminación del troncal está aislado mediante una placa separadora, y los circuitos intrínsecamente seguros y no intrínsecamente seguros no deben compartir espacio ni terminales. El proveedor cablea la caja en fábrica como parte del conjunto certificado. El ingeniero de campo solo termina los cables de derivación y del troncal en las placas.
P: ¿Cuántos terminadores necesita un segmento?
Exactamente uno en cada extremo físico, y solo en los extremos. Foundation Fieldbus es un bus codificado en Manchester, y las reflexiones lo perjudican. Dos terminadores en un extremo degradan la señal tanto como la ausencia de terminadores.
P: ¿Por qué es tan importante la protección contra sobretensiones?
Una derivación que sube por una torre o cruza una zona de tanques queda expuesta a transitorios inducidos por rayos. Un dispositivo como el protector contra sobretensiones Phoenix Contact TTC-6P-1X2-M-24DC-UT-I se instala antes de componentes electrónicos de barrera sensibles, como la barrera aislada MTL5516c. Construya la caja según el plano de segmento aprobado y nunca añada una derivación solo para adaptar una instalación.
P: ¿Puedo instalar multiplexores de temperatura en un segmento Fieldbus?
Sí. El multiplexor se instala en su propia caja y se conecta a la caja de conexiones FF como una sola derivación, igual que un transmisor. Limite cada segmento a uno o dos multiplexores, porque consultan lentamente y demasiados alargan el tiempo de ciclo. En un proyecto Yokogawa CENTUM que puse en servicio, tres cajas de multiplexores en un segmento producían velocidades de exploración desiguales. Redistribuirlos a dos por segmento solucionó el problema en una tarde.
P: ¿Cuál es la secuencia correcta de terminación?
- Verifique el plano del segmento: cantidad de derivaciones, longitudes de los cables, posiciones de los terminadores y direcciones de los dispositivos.
- Inspeccione la placa separadora para mantener divididos las derivaciones intrínsecamente seguras y el troncal no intrínsecamente seguro.
- Conecte primero el troncal, apriete los prensaestopas y confirme la pantalla y la continuidad.
- Instale el terminador en un solo extremo del segmento y después compruebe la tensión del bus.
- Termine las derivaciones en las placas de barrera, respete la polaridad y nunca mezcle canales de barrera.
- Ponga el sistema en servicio con un comunicador: forma de onda, cantidad de dispositivos y margen de ruido.
P: ¿Qué mantenimiento mantiene activos los segmentos?
Las fallas de Fieldbus suelen ocultarse en aspectos mecánicos. Los prensaestopas flojos, la entrada de agua y la corrosión de la placa de prensaestopas distorsionan la forma de onda. Compruebe los tapones de respiración y las vías de drenaje en lugares húmedos, verifique que los módulos de barrera sean del tipo correcto y mantenga en almacén una placa de derivación y un juego de terminadores de repuesto. Documente cada cambio, porque añadir un instrumento modifica el presupuesto de potencia y la longitud.
Conclusión y recomendaciones prácticas
Una caja de conexiones FF es hardware de red dentro de un envolvente. Respete la placa separadora, instale un terminador en cada extremo del segmento, cumpla el límite de uno o dos multiplexores y ponga el sistema en servicio con evidencias de la forma de onda. Para obtener información adicional, consulte el artículo comparativo de instrumentationtools.com y las especificaciones de Foundation Fieldbus de FieldComm Group.
Autor: He Jingchuan es ingeniero de automatización industrial con más de 10 años de experiencia en PLC, DCS y sistemas de control.
