PROFIBUS Nederland – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
HART en 4…20 mA integreren in een PROFIBUS-installaties
Edegem, 8 juni 2010
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
De reden
De reden voor het initiëren van zo´n project kan het verbeteren van de productie en of veiligheid zijn.
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
2
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
De Uitdaging Productie verlies beperken Snelle implementatie Bestaande instrumentatie behouden
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
3
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
€
tijd 90
10
00
20
Uitgangspunten bij initiële bouw Levenscyclus van 25 jaar Kosten baten verhouding Laatste stand van de techniek
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
4
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
€
20 MB
>500 GB
Windows Windows Windows Windows 1.0 95 ME 3.**
Windows Windows Windows 7 XP Vista
tijd 90
10
00
20
Algemene ontwikkelingen Computers Windows Internet
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
5
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
€
20 MB
>500 GB
Windows Windows Windows Windows 1.0 95 ME 3.**
Windows Windows Windows 7 XP Vista
tijd 90
00
10
20
Veranderingen in techniek HART communicatie voor kalibratie en parametrering Veldbustechnologie Koppeling MES/ERP
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
6
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
€
ATEX >500 GB
20 MB
Windows Windows Windows Windows 1.0 95 ME 3.**
Windows Windows Windows 7 XP Vista
tijd 90
00
10
20
Veranderingen in normen ISO 9000 ATEX richtlijnen REACH
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
7
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
Specificaties formuleren
Wat is er aanwezig Instrumentatie Analoog of HART Multicore kabels Service station of Asset Management ATEX eisen
Wat is het doel Asset Management Procesverbetering Procesautomatisering verbeteren Calibratie van instrumentatie online Diagnose van instrumentatie opnemen in het besturingssysteem en Asset Management Nieuwe richtlijnen implementeren
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
8
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
Praktische suggesties Meerjaren plan maken zodat aanpassing gedaan kan worden in kleinere projecten Infrastructuur voorzien maar nog niet volledig in gebruik nemen Kijken naar toepasbaarheid van technieken en materialen Kosten/baten niet uit het oog verliezen Opleiding plannen
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
9
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
Mogelijkheden HART intergreren op Profibus DP Profibus koppelen met Ethernet Uitbreiden met Profibus PA, Profinet Explosieveiligheid integreren
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
10
HART en 4…20 mA integreren Remote IO Profibus Ex-isolator DP
Ex e installatie voorschriften
Profibus-IS
DP
Profibus
PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
Veilige Zone
Zone 2
Zone 1
Zone 0 De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
11
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
Case 1
Temperatuurmeting met Thermokoppels Ca. 200 st. in reactor Uit - Temperatuur multiplexers
meerkanalige units
weinig diagnose
In - Remote IO
nauwkeurigheid
veel diagnose
flexibele opstelling
Profibus DP
configuratie van kanalen via de bus
line monitoring
bereiken vrij definieerbaar
lengte kabel ca 200 mtr.
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
12
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
Case 2
Procesplant ombouwen in vol bedrijf 2 – 3 weken tijd voor ombouw Productie moet doorgaan Veldinstrumentatie behouden omzetten op Remote IO Ex zonering HART niet Ex signalen
Weinig of geen ruimte in bestaande schakelkasten parallel opbouwen signalen stuk voor stuk onmzetten
HART communicatie via Profibus DP V1 Service station op Profibus met Pactware of PDM Nauwkeurigheid
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
13
HYCO installatie met remote IO PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
Profibus network Remote IO stations verdeeld over de plant Diverse veldsignalen Simpele integratie in Delta V
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
14
HYCO installatie met remote IO PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
Asset Management HART communication via Profibus DP V1 or via separate network Redundantie van Profibus De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
15
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
Voordeel Aantal IO kaarten vermindert drastisch, wat blijft is een CPU met een aantal buskaarten. De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
16
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
Voor revamp
Na revamp
Door toepassing van een Remote IO systeem is de gehele installatie aangepakt, opgeruimd en overzichtelijk geworden. Bovendien geeft het de HART communicatie van de analoge instrumenten door aan het besturingssysteem. De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
17
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
Voordelen “Oud” = analoge techniek Bekende techniek Bekende installatie Multimeter, HART handheld “Nieuw” = veldbustechnologie Directer inzicht in de plant Betere procesvoering Meer diagnose beschikbaar Sneller reageren op afwijkingen, fouten voorkomen
HART geintergreerd => Asset Management Mogelijkheden om direct te koppelen met Ethernet Volledige ombouw verdelen over kleinere projecten De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
18
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
WirelessHART is “alleen maar” een uitbreiding van conventionele HART communicatie HART 7.1 specificeert ook de fysieke laag van transmissie
Idee Behoud van het bekende protocol Transformeer de gemoduleerde sinus van de 4..20 mA loop naar een radio en creeer de eerste wireless standaard voor Proces Automatisering
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
19
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
Doelstelling Open en interoperabele standaard Zelfde gebruiksgemak als gewone HART Wireless toegang tot bestaande HART instrumenten Zelfde configuratie, onderhouds, diagnose tools en procedures Geringe aanvullende training nodig Wereldwijd bruikbaar Hardware (Radios) direct beschikbaar
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
20
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
Licentie vrije 2.4GHz ISM Band uit de IEEE802.15.4 is gekozen als de geprefereerde radio frequentie Voordelen: Wereldwijd gebruik met weining uitzonderingen Goedkoop en beschikbaar, standaard IEEE802.15.4 Ontworpen voor zeer laag stroomverbruik = batterij gevoede instrumenten Nadelen: Beperkt bereik door kleine vermogen (50..200m, afhankelijk van omgeving) in industriële omgeving Al in gebruik zijnde frequentie band (WLAN, Bluetooth, ZigBee), daardoor is transmissie betrouwbaarheid < 100% De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
21
16 15 21
17
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010 13 10 1112 14 13 15 1413 1015 14 13 15 1413 1015 14 13 15 1413 1015 14 15 7 8 9 10 7 1112 8 9 7 1112 8 9 10 7 1112 8 9 7 1112 8 9 10 7 1112 8 9 7 1112 89 14 20
STC4-Ex2 STC4-Ex2 STC4-Ex2 STC4-Ex2 STC4-Ex2 STC4-Ex2 STC4-Ex2 KFD2- KFD2- KFD2- KFD2- KFD2- KFD2- KFD213 10 1112 14 15 PWR PWR PWR PWR PWR PWR PWR 7 89 4 1 235 64 1 235 64 1 235 64 1 23 4 1 235 64 1 235 64 1 235 6 56 ON
14 20
16 15 21
17
22
18
ON
ON KFD2-HMM-16
4…20mA
RS 485
KFD2-HMM-16
4…20mA
13 19
18
ON
RS 485
13 19
STC4-Ex2 KFD2PWR 4 1 235 6
PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
Oude situatie
HART en 4…20 mA integreren
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
Nieuwe situatie
RS 485
RS 485
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
23
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
Applicaties Niveau meting Corrosie monitoring
Klepstand detectie Temperatuur meting
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
24
HART en 4…20 mA integreren PROFIBUS Belgium – PROFIBUS, PROFINET & IO-Link
Samenvatting Redenen om te integreren:
Verbeteren van de productie Nieuwe techniek met behoud van bestaande instrumentatie Veiligheid Technisch overzicht behouden
Mogelijkheden: Remote IO:
Ex, niet Ex HART via bus of multiplexer
Wireless HART:
Parallel aan analoge signalen met Wireless adapter Zelfs Ex toepasbaar Modbus - Profibus - Ethernet - ? We just have started
De PROFIBUS, PROFINET & IO-Link dag 2010
25