Wireless Sensor Netwerken WirelessHART Toepassingen PROFIBUS
De PROFIBUS, integratie Conclusie PROFINET &
IO-Link dag 2010
Share our Vision for Automation
Wireless instrumentatie in een PROFIBUS landschap De mogelijkheden, toepassingen en voordelen. Daan Roks, Intation
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
Agenda 3
Wireless Sensor netwerken WirelessHART Toepassingen PROFIBUS integratie Conclusie De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
Wireless Sensor Netwerken 4
Wireless Sensor Netwerken WirelessHART Toepassingen PROFIBUS integratie
Een Wireless Sensor Netwerk (WSN) is: een draadloos netwerk bestaande uit ruimtelijk verspreidde ‘nodes’ (Mesh) welke data van sensoren communiceren naar een centraal punt met als doel een omgeving of proces te monitoren
Conclusie
Temp Pressure Flow Level Discrete …
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
Wireless Sensor Netwerken 5
Wireless Sensor Netwerken WirelessHART Toepassingen PROFIBUS integratie Conclusie
Karakteristieke eigenschappen van WSN’s: Laag energie verbruik (= langere batterij levensduur) Bestand tegen extreme omstandigheden Bestand tegen uitval van nodes Dynamische topologie Schaalbaar WSN’s worden o.a. toegepast voor: Militaire doeleinden: Sonar, Intrusion detection Gebouw automatisering: Zigbee, IEEE802.15.4 Natuurverschijnselen: aardbevingen, landslides (Proces)industrie: WirelessHART en ISA100.11a
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
WirelessHART 6
Wireless Sensor Netwerken
Onderdeel van de HART 7 standaard
WirelessHART
Compatibel met het HART protocol and field devices
Toepassingen PROFIBUS integratie Conclusie
Definieert onderste 3 lagen van het OSI model Veilig en betrouwbaar draadloos mesh network
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
WirelessHART Topologie 7
Wireless Sensor Netwerken WirelessHART Toepassingen PROFIBUS integratie Conclusie
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
7
Praktijk 8
Wireless Sensor Netwerken WirelessHART Toepassingen PROFIBUS integratie Conclusie
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
8
Praktijk 9
WirelessHART Gateway: Wireless Sensor Netwerken WirelessHART Toepassingen PROFIBUS integratie Conclusie
Wireless Access point MESH routing Link Scheduling Beveiliging Encryptie (128bit AES) Authenticatie intrusion detectie black/whitelisting/lockdown Gateway van WirelessHART naar backbone netwerk (proxy tussen verschillende protocollen/interfaces) De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
9
Link Scheduling 10
Wireless Sensor Netwerken
Link scheduling bepaald de communicatie tussen 2 nodes in het veld, en wordt door de netwerk manager bepaald.
WirelessHART
Een link is een combinatie van:
Toepassingen PROFIBUS integratie
Een toegewezen tijdslot Een toegewezen frequentie kanaal Zend of ontvangst mode
Conclusie
Door middel van link scheduling weet elke node wanneer hij op welk frequentie kanaal moet zenden of ontvangen Deterministisch Elke communicatie op ander frequentie kanaal (omzeilen van storingen) Besparing energie voor langere batterijduur De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
Link Scheduling 11
Wireless Sensor Netwerken
Gateway
WirelessHART Toepassingen PROFIBUS integratie
C
Conclusie
A De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
B
MESH Routing 12
Gateway
Wireless Sensor Netwerken WirelessHART
Interference!!
Toepassingen
G
Node failure!!
PROFIBUS integratie
D
Conclusie
C F
E A De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
B
12
19 november 2010
Instrumentatie 13
Batterij
Transmitter Looppowered
Wireless Sensor Netwerken WirelessHART
Dedicated
AD
1
Toepassingen PROFIBUS integratie Conclusie
4-20mA
AD
1 4-20mA
AD Multidrop
1
4 2
Integrated
3
2
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
AD
1
4 2
NA
3
Ontsluiten HART data 14
AD Wireless Sensor Netwerken WirelessHART
AD
AD
AD
Toepassingen
Conclusie
Makkelijk ontsluiten HART data Geen extra bekabeling of I/O nodig
4..20 mA
PROFIBUS integratie
Plant network 14
Ontsluiten HART data 15
Wireless Sensor Netwerken
HART data is veelal aanwezig in het veld. Slechts in 20% van de installaties wordt HART data daadwerkelijk gebruikt (buiten commissioning) of toegankelijk
WirelessHART Toepassingen PROFIBUS integratie
Met WirelessHART is deze informatie makkelijk te ontsluiten (ook in EX. Omgevingen) Voordelen:
Conclusie
Diagnose informatie beschikbaar Proactief beheer Condition based maintenance
Bi-directionele toegang tot field devices vanaf Asset Management systeem (parametriseren, kalibratie, diagnostiek) Procesoptimalisatie De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
Bewegende onderdelen 16
Wireless Sensor Netwerken WirelessHART
2
AD 1
AD 3
4
Toepassingen PROFIBUS integratie Conclusie
Metingen waar deze niet mogelijk waren of moeilijk te realiseren zijn.
Plant network 16
Grote afstanden 17 A D
4 1
2
3
1
AD
Wireless Sensor Netwerken
Aftakking voeding (bv van motor)
3
2
4
Toepassingen
1
1
2
AD
AD 3
4 1
2
AD
4
AD
WirelessHART
PROFIBUS integratie
1
AD
AD
4
AD 3
Conclusie
Makkelijk grote afstanden te realiseren Geen bekabeling nodig Makkelijk schaalbaar
Plant network
2
3
A D
4 2
3
PROFIBUS integratie 18
Wireless Sensor Netwerken WirelessHART
HART Response
Toepassingen
HART CMD
PROFIBUS integratie Conclusie
Ethernet
HART-PROFIBUS DP Gateway
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
PROFIBUS DP-Ethernet Gateway
PROFIBUS integratie 19
Wireless Sensor Netwerken WirelessHART
WirelessHART = HART transparant. Geen verschil voor HART applicaties HART Response
Toepassingen
HART CMD
PROFIBUS integratie Conclusie
Ethernet
PROFIBUS DP-Ethernet Gateway
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
PROFIBUS integratie 20
Ethernet
Wireless Sensor Netwerken WirelessHART Toepassingen
Operator terminal
PV’s Asset management
Profibus DP
PROFIBUS integratie Conclusie
DD-DTM Profibus configurator
RS485
Ethernet
Controller De PRFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
GSD’s
Conclusie 21
Wireless Sensor Netwerken WirelessHART Toepassingen PROFIBUS integratie Conclusie
WirelessHART: Veilig en betrouwbaar MESH netwerk Gebaseerd op vertrouwde HART 7 standaard Toepassingen: Makkelijk ontsluiten gestrandde HART data in het veld Proces optimalisatie, CBM, Diagnostics Asset Management
Bewegende installaties, grote afstanden, tijdelijke/extra metingen Besparingen op bekabeling, I/O, Multiplexers, …
PROFIBUS integratie: Integratie via WirelessHART gateway met PROFIBUS interface HART transparantie: Gebruik bestaande tools en applicaties De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
Vragen? 22
Wireless Sensor Netwerken WirelessHART
?
Toepassingen PROFIBUS integratie Conclusie
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
