Kenttäväyläjärjestelmät – löydä valmistajia ja toimittajia

Kenttäväyläjärjestelmät yhdistävät ohjaimet, anturit, toimilaitteet, taajuusmuuttajat sekä hajautetut tulo- ja lähtömoduulit automatisoiduissa koneissa ja laitoksissa.

Sen sijaan, että jokaiselle yksittäiselle signaalille käytettäisiin erillistä kaapelia, järjestelmissä hyödynnetään yhteistä digitaalista tiedonsiirtojärjestelmää. Tämä vähentää johdotustarpeita, asennustilaa ja asennuskustannuksia.
Ohjausdatan lisäksi kenttäväyläjärjestelmät voivat siirtää mittausarvoja, laitetiloja, parametreja ja diagnostiikkatietoja. Ne muodostavat siten tärkeän perustan hajautetulle automaatiolle ja teollisuusprosessien valvonnalle.
Sovelluksesta riippuen kenttäväyläjärjestelmät eroavat toisistaan siirtonopeuden, reaaliaikaisen käyttäytymisen, kantaman, osallistujien lukumäärän ja fyysisen siirtovälineen suhteen.
Seuraavassa esitetään yleiskatsaus kenttäväyläjärjestelmien tyypeistä, sovelluksista, eduista ja tärkeistä valintaperusteista.

Kenttäväyläjärjestelmien tyypit

Perinteiset sarjaliikenteiset kenttäväyläjärjestelmät

Perinteiset kenttäväylät siirtävät dataa sarjallisesti jaetun tiedonsiirtolinjan kautta.
Niitä on käytetty jo vuosien ajan koneissa, tuotantolaitoksissa ja prosessitekniikan sovelluksissa. Tyypillisiä tehtäviä ovat ohjainten, hajautettujen tulo- ja lähtöasemien, taajuusmuuttajien, anturien ja toimilaitteiden välinen tiedonsiirto.
Monille näistä järjestelmistä on ominaista vankka tiedonsiirto ja laaja valikoima yhteensopivia laitteita.

Teolliset Ethernet-järjestelmät

Teolliset Ethernet-järjestelmät yhdistävät Ethernet-tekniikan korkean siirtokapasiteetin teollisen automaation vaatimuksiin.
Ne soveltuvat suurille datamäärille, nopeille säätösilmukoille, liikkeenohjaussovelluksille sekä eri automaatiotasojen väliselle viestinnälle.
Järjestelmästä riippuen käytettävissä on toimintoja reaaliaikaiseen viestintään, vianmääritykseen, redundanssiin ja turvallisuuteen liittyvään tiedonsiirtoon.

Prosessiteollisuuden kenttäväyläjärjestelmät

Prosessiautomaatiossa kenttäväyläjärjestelmiä käytetään usein älykkäiden mittauslaitteiden, säätöventtiilien ja muiden kenttälaitteiden liittämiseen.
Prosessiarvojen lisäksi ne voivat välittää myös parametreja, laitetiloja ja huoltotietoja.
Räjähdysvaarallisissa ympäristöissä tai laajalle levinneissä laitoksissa saatetaan soveltaa erityisiä siirtotekniikoita ja asennusvaatimuksia.

Turvallisuuteen liittyvät kenttäväyläjärjestelmät

Turvallisuuteen liittyvät tiedonsiirtojärjestelmät välittävät signaaleja hätäpysäytyksiin, turvaoville, turvallisiin sammutuksiin ja muihin turvallisuustoimintoihin.
Niiden avulla on mahdollista yhdistää vakioviestintä ja turvallisuusviestintä yhteiseen automaatioarkkitehtuuriin.
Käytettävien komponenttien ja protokollien on oltava sopivia ja sertifioituja vaadittua turvallisuustoimintoa varten.

Kenttäväyläjärjestelmien sovellukset

Kone- ja laitosrakentaminen

Koneenrakennuksessa kenttäväyläjärjestelmät yhdistävät ohjausyksiköt antureihin, venttiiliterminaaleihin, taajuusmuuttajiin ja hajautettuihin I/O-moduuleihin.
Ne helpottavat koneiden modulaarista suunnittelua ja mahdollistavat yksittäisten komponenttien nopean vianmäärityksen.

Valmistus- ja kokoonpanotekniikka

Tuotanto- ja kokoonpanolinjoilla kenttäväylät välittävät ohjauskomentoja, asentoarvoja ja tilatietoja yksittäisten asemien välillä.
Ne tukevat automatisoitujen prosessien synkronointia sekä robottien, käsittelyjärjestelmien ja testauslaitteiden integrointia.

Prosessiautomaatio

Kemian-, lääke- ja elintarviketeollisuuden sekä muiden prosessiteollisuuden laitoksissa kenttäväyläjärjestelmät yhdistävät mittaus- ja ohjauslaitteet ohjaus- ja prosessinohjausjärjestelmiin.
Niiden avulla ohjaushuoneesta pääsee käsiksi prosessiarvoihin ja laitteiden lisätietoihin.

Kuljetin- ja logistiikkatekniikka

Kuljetinjärjestelmissä, varastoissa ja jakelukeskuksissa kenttäväyläjärjestelmät yhdistävät toisiinsa käyttölaitteet, anturit, tunnistusjärjestelmät ja ohjaimet.
Tämän ansiosta materiaalivirtoja voidaan seurata ja yksittäisiä laitoksen osia koordinoida.

Kenttäväyläjärjestelmien edut

• Vähentyneet johdotustarpeet
• Tulo- ja lähtömoduulien hajautettu sijoittelu
• Ohjaus-, prosessi- ja diagnostiikkatietojen siirto
• Modulaaristen laitosten helpompi laajennettavuus
• Nopeampi vianetsintä diagnostiikkatoimintojen avulla
• Älykkäiden anturien, toimilaitteiden ja taajuusmuuttajien liitäntä
• Aikakriittisten ja turvallisuuteen liittyvien sovellusten tuki
• Eri automaatiokomponenttien parempi verkottuminen

Tärkeät valintaperusteet kenttäväyläjärjestelmille

Komponenttien yhteensopivuus

Ohjaimien, kenttälaitteiden, taajuusmuuttajien ja I/O-moduulien on tuettava valittua tiedonsiirtojärjestelmää.
Protokollan lisäksi on tarkistettava myös laiteprofiilit, rajapinnat ja tarvittavat konfigurointityökalut.

Siirtonopeus ja reaaliaikainen toiminta

Vaadittu tiedonsiirtonopeus riippuu sovelluksesta.
Yksinkertaisille anturisignaaleille riittää usein hitaampi siirtonopeus. Nopeat ohjausprosessit ja synkronoidut akseliliikkeet vaativat kuitenkin lyhyitä ja ennustettavia siirtoaikoja.

Kaapelin pituus ja verkkorakenne

Sallittu kaapelipituus riippuu väyläjärjestelmästä, siirtonopeudesta ja käytetystä kaapelista.
Myös mahdollinen verkkorakenne, osallistujien lukumäärä sekä toistimien, kytkinten tai liittimien käyttö on otettava huomioon.

Ympäristöolosuhteet

Sähkömagneettiset häiriöt, kosteus, pöly, tärinä ja lämpötilan vaihtelut voivat vaikuttaa tiedonsiirtoon.
Kaapeleiden, liittimien ja hajautettujen moduulien on siksi sovelluttava kyseiseen teollisuusympäristöön.

Vianmääritys ja huolto

Tehokkaat vianmääritystoiminnot helpottavat kaapelivikojen, tiedonsiirto-ongelmien ja viallisten laitteiden havaitsemista.
Selkeät vianmääritystyökalut ja varaosien pitkäaikainen saatavuus ovat erityisen tärkeitä laitoksissa, joissa seisokkien kustannukset ovat korkeat.

Integrointi olemassa oleviin järjestelmiin

Järjestelmää laajennettaessa on tarkistettava, onko kenttäväyläjärjestelmä yhteensopiva olemassa olevan ohjaus- ja verkkotekniikan kanssa.
Yhdyslaitteet ja liittimet voivat yhdistää eri järjestelmiä, mutta ne lisäävät integrointiin ja konfigurointiin kuluvaa työtä.

Yhteenveto

Kenttäväyläjärjestelmät mahdollistavat digitaalisen tiedonsiirron ohjaimien, anturien, toimilaitteiden, taajuusmuuttajien sekä hajautettujen tulo- ja lähtömoduulien välillä.
Ne vähentävät johdotustarpeita, välittävät prosessi- ja diagnostiikkatietoja sekä tukevat automatisoitujen koneiden ja laitosten modulaarista suunnittelua.
Tärkeimpiä valintaperusteita ovat laitteiden yhteensopivuus, tiedonsiirtonopeus, reaaliaikaisuus, kaapelin pituus, ympäristöolosuhteet ja diagnostiikkatoiminnot.

Kenttäväyläjärjestelmiä on saatavilla useilta valmistajilta ja toimittajilta. Kattavat tiedot kenttäväyläjärjestelmien valmistajista ja toimittajista ympäri maailmaa löytyvät Exportpages-sivustolta.