ELEC-C1210 Automaatio 1. Automaatiojärjestelmien perusteet 5. Kenttäväylät

Samankaltaiset tiedostot
ELEC-C1210 Automaatio 1. Automaatiojärjestelmien perusteet 5. Kenttäväylät

Väylämoduuli - DALI Master Wago

TURVAVÄYLÄSEMINAARI. Erilaiset kenttäväylät ja niiden kehitys Jukka Hiltunen

LYTH-CONS CONSISTENCY TRANSMITTER

TURVALLISEN TEKNIIKAN SEMINAARI Laitteiden etähallinta tietoverkkojen välityksellä Jani Järvinen, tuotepäällikkö

HITSAUKSEN TUOTTAVUUSRATKAISUT

Security server v6 installation requirements

TIEKE Verkottaja Service Tools for electronic data interchange utilizers. Heikki Laaksamo

Security server v6 installation requirements

WAMS 2010,Ylivieska Monitoring service of energy efficiency in housing Jan Nyman,

Automaatiojärjestelmän hankinnassa huomioitavat tietoturva-asiat

C++11 seminaari, kevät Johannes Koskinen

Efficiency change over time

Telecommunication Software

Capacity Utilization

7.4 Variability management

FPGA-piirien käyttökohteet nyt ja tulevaisuudessa Tomi Norolampi

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY WE CERTIFICATION OY OPERATOR LABORATORY

Salasanan vaihto uuteen / How to change password

Teknologia-arkkitehtuurit. Valinta ja mallinnus

Encapsulation. Imperative programming abstraction via subprograms Modular programming data abstraction. TTY Ohjelmistotekniikka

On instrument costs in decentralized macroeconomic decision making (Helsingin Kauppakorkeakoulun julkaisuja ; D-31)

On instrument costs in decentralized macroeconomic decision making (Helsingin Kauppakorkeakoulun julkaisuja ; D-31)

16. Allocation Models

Reliable sensors for industrial internet

The CCR Model and Production Correspondence

Yhtiön nimi: - Luotu: - Puhelin: - Fax: - Päiväys: -

ELEC-C1220. Automaatio 2 Prosessiautomaatio, luento 3. Panu Harmo

Alternative DEA Models

1.3 Lohkorakenne muodostetaan käyttämällä a) puolipistettä b) aaltosulkeita c) BEGIN ja END lausekkeita d) sisennystä

1. SIT. The handler and dog stop with the dog sitting at heel. When the dog is sitting, the handler cues the dog to heel forward.

Other approaches to restrict multipliers

Date Päiväys J.Mikkonen Signature Allekirjoitus. V.Tepponen

SIMULINK S-funktiot. SIMULINK S-funktiot

dupol.eu - smart home product comparison

7. Product-line architectures

MB 20 MODBUS RTU LIITYNTÄYKSIKKÖ SAR 410:LLE TEKNISET TIEDOT. MB 20 on liityntäkortti painesäädin SAR 410:n liittämiseksi Modbus RTU väylään.

National Building Code of Finland, Part D1, Building Water Supply and Sewerage Systems, Regulations and guidelines 2007

Information on preparing Presentation

MB 20 MODBUS RTU LIITYNTÄYKSIKKÖ SAR 410:LLE TEKNISET TIEDOT. MB 20 on liityntäkortti painesäädin SAR 410:n liittämiseksi Modbus RTU väylään.

Toimisto (5) HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

OSI ja Protokollapino

Changes in the drawing are allowed only by the permission of the authorities who have granted the certificate Muutokset sallittu vain sertifikaatin my

BDD (behavior-driven development) suunnittelumenetelmän käyttö open source projektissa, case: SpecFlow/.NET.

Results on the new polydrug use questions in the Finnish TDI data

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Toimilohkojen turvallisuus tulevaisuudessa

Lausuntopyyntöluettelo HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

KÄYTTÖOHJE HLS 35. Versio (6) TOIMINTOKAAVIO

1.3Lohkorakenne muodostetaan käyttämällä a) puolipistettä b) aaltosulkeita c) BEGIN ja END lausekkeita d) sisennystä

Changes in the drawing are allowed only by the permission of the authorities who have granted the certificate Muutokset sallittu vain sertifikaatin my

Changes in the drawing are allowed only by the permission of the authorities who have granted the certificate Muutokset sallittu vain sertifikaatin my

Sähkönjakeluverkon hallinnan arkkitehtuuri. Sami Repo

KÄYTTÖOHJE PEL 1000 / PEL 1000-M

812336A C++ -kielen perusteet,

TW-LTE 4G/3G. USB-modeemi (USB 2.0)

ABB Oy Domestic Sales Harri Liukku Aurinkosähköjärjestelmät Kytkennät

Projektina gradu. Miten? Missä? Milloin? Miksi?

Microsoft Lync 2010 Attendee

Q = pienin suunniteltu ilmamäärä ja k = puhaltimen tai iirispellin k-arvo.

Voice Over LTE (VoLTE) By Miikka Poikselkä;Harri Holma;Jukka Hongisto

RINNAKKAINEN OHJELMOINTI A,

Helsinki Metropolitan Area Council

Uusi Ajatus Löytyy Luonnosta 4 (käsikirja) (Finnish Edition)

You can check above like this: Start->Control Panel->Programs->find if Microsoft Lync or Microsoft Lync Attendeed is listed

Use of spatial data in the new production environment and in a data warehouse

ECVETin soveltuvuus suomalaisiin tutkinnon perusteisiin. Case:Yrittäjyyskurssi matkailualan opiskelijoille englantilaisen opettajan toteuttamana

TÄYTTÖAUTOMAATIT TÄYTTÖAUTOMAATIT COMPUTER INFLATORS

Datahub-projekti. Prosessityöryhmä

Group 2 - Dentego PTH Korvake. Peer Testing Report

SM211 RS485 - JBUS/MODBUS mittarille SM103E. Käyttöohje

Capacity utilization

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Olet vastuussa osaamisestasi

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Collaborative & Co-Creative Design in the Semogen -projects

FinFamily PostgreSQL installation ( ) FinFamily PostgreSQL

Changes in the drawing are allowed only by the permission of the authorities who have granted the certificate Muutokset sallittu vain sertifikaatin my

2_1----~--~r--1.~--~--~--,.~~

WAGO TOPLON LON ONWORKSORKS

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Pakettikytkentäiset verkot. Helsinki University of Technology Networking Laboratory

Lapuan myöntämä EU tuki SOLUTION asuinalueille omakoti- tai rivitaloa rakentaville

I. Principles of Pointer Year Analysis

Lausuntopyyntöluettelo HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

VBE2 Työpaketit Jiri Hietanen / TTY

SESKO ry LAUSUNTOPYYNTÖ 7/08 LIITE Toimisto (5) HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY VERKOTAN OY VERKOTAN LTD.

Curriculum. Gym card

Lab SBS3.FARM_Hyper-V - Navigating a SharePoint site

Exercise 1. (session: )

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

FinFamily Installation and importing data ( ) FinFamily Asennus / Installation

On instrument costs in decentralized macroeconomic decision making (Helsingin Kauppakorkeakoulun julkaisuja ; D-31)

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

UX NÄKÖKULMA - KONECRANES

EUROOPAN PARLAMENTTI

FYSE301(Elektroniikka(1(A3osa,(kevät(2013(

Network to Get Work. Tehtäviä opiskelijoille Assignments for students.

Rakentamisen 3D-mallit hyötykäyttöön

Transkriptio:

ELEC-C1210 Automaatio 1 Automaatiojärjestelmien perusteet 5. Kenttäväylät

Kenttäväylät: Kenttäväylä on tehtaan lattiatasolla (kentällä vrt. esimerkiksi öljynjalostamon kenttä, tehtaan lattiataso) tapahtuvaan tiedonsiirtoon tarkoitettu väylä. Kenttäväylien tarpeet sovelluksesta toiseen ovat niin erilaisia, että on päädytty useaan erilaiseen kenttäväylään. Kenttäväylien keskeisiä piirteitä:

http://www.fieldbusinc.com/downloads/fieldbus_comparison.pdf

vasteajat (onko deterministinen, nopeat vasteajat), tiedonsiirtokapasiteetti (kuinka paljon dataa voidaan lähettää aikayksikössä), viestien siirtotaajuus (sykliset viestit) ja sen stabiilius (jitter), liitettävien asemien maksimi määrä, erilaiset asemien väliset kommunikointitavat (yhteislähetys, kahden välinen sanomanvälitys kuittauksella, ilman kuittausta etc.),

väylän pituus (metreistä kilometreihin), viestien eri prioriteettitasot (mahdollisuus kiireellisten viestien priorisointiin), tiedonsiirtovirheiden havaitsemiskoodit väylän varausmekanismi (vaikuttaa väylän vasteaikoihin, syklisen datan lähettämiseen, viestien priorisointiin) datapakettien koko

sopivuus räjähdysvaarallisiin tiloihin (öljynjalostamo, kemian tehtaat, viljasiilot etc.) tehon syöttö väylää pitkin (säästää asennus ja kaapelointikustannuksissa), fyysinen siirtomedia (parikaapeli, koaksiaalikaapeli, valokuitu, radioyhteys, infrapunayhteys), laitteiden osoitteet ja uusien laitteiden liittäminen väylään (laitteiden liittäminen toiminnassa olevaan väylään ilman väylän liikenteen pysäyttämistä)

sähköisten ympäristöhäiriöiden sietokyky väylän vikasietoisuus ja kahdennettavuus väylän topologia (vaikuttaa kaapelointiin, väylien hierarkiaan, vikasietoisuuteen) väyläliitännän hinta (liitäntäpiirien hinta) onko avoin ja standardoitu (kerääkö joku rojalteja, onko kaikilla käyttäjillä ja kehittäjillä pääsyy kaikkiin samoihin tietoihin, voivatko kaikki vaikuttaa väylän standardin kehittymiseen)

liitettävien laitteiden ja komponenttien saatavuus, tyyppi ja hinta (markkinoilla olevien väylään liitettävien laitteiden kuten antureiden, toimilaitteiden, liittimien, kaapeleiden, väyläohjaimien ja väyläliitäntäkorttien saatavuus, toimitusvarmuus ja hinnat) yhteensopivuus ja liitettävyys erilaisiin muihin väyliin ja tietoliikenneratkaisuihin laajennettavuus, mahdollisuus siirtyä seuraavan väyläsukupolven käyttöön sen ilmestyttyä (esim. Ethernet-verkot 10Mbit/s - > 100 Mbit/s)

HART Highway Addresable Remote Transducer Keskeiset ominaisuudet Toimii yhdessä konventionaalisten 4 20 ma viestien kanssa Lisää toiminnallisuutta mittauslaitteisiin ja toimilaitteisiin Samalta laitteelta voidaan saada useampia mittauksia yhtä johdinparia pitkin Helpottaa kalibrointi Helpottaa laitteiden vikadiagnostiikka Helpottaa instrumenttien ja toimilaitteiden ylläpitoa HART-laitteilla on oma ohjauskieli

Hart.pdf wireless Hart

Hart wireless Hart

MMS Application domain http://lamspeople.epfl.ch/kirrmann/slides/ai_420_mms.ppt cell controller http://www.nettedautomation.com/standardization/iso/tc184/sc5/wg2/mms_intro/index.html

MMS - Manufacturing Message Specification history Developed 1980 (!) for the MAP project (General Motor s flexible manufacturing initiative) Originally unluckily tied to the OSI communication stack and Token Bus (IEEE 802.4) Reputed for being heavy, complicated and costly due to poor implementations. Boeing adopted MMS as TOPs (MMS on Ethernet) - a wise step. Adopted by the automobile industry, aerospace industry, and PLC manufacturers: Siemens, Schneider, Daimler, ABB. Standardized since 1990 as: [1] ISO/IEC 9506-1 (2003): Industrial Automation systems - Manufacturing Message Specification - Part 1: Service Definition [2] ISO/IEC 9506-2 (2003): Industrial Automation systems - Manufacturing Message Specification - Part 2: Protocol Specification

MMS - Concept MMS (Manufacturing Message Specifications) defines: A set of standard objects which must exist in every conformant device, on which operations can be executed (examples: read and write local variables, signal events A set of standard messages exchanged between a manager and an agent station for the purpose of controlling these objects A set of protocols (rules for exchanging messages between devices) A set of encoding rules for these messages (how values and parameters are mapped to bits and bytes when transmitted) MMS does not specify application-specific operations (e.g. change motor speed). This is covered by application-specific, companion standards (e.g. flexible manufacturing, drives, remote meter reading,...)

A controller represents pieces of equipment request message client (any technology) network (any) response message controller represents automation objects, i.e. a collection of PLC 1 variables 1: PLC= Programmable Logic Controller manufacturing devices represent pieces of equipment Accessing variables that represent automation objects require a standard model that defines the objects, called a virtual manufacturing device

The basic MMS idea client (any technology) request read variable name response value status network (any) controller 1: PLC= Programmable Logic Controller I / O devices basic MMS idea: read and write equipment variables using standard messages.

Application: MMS for OPC OPC uses MMS for variable access, (events) operator (client) OPCserver historian client other clients OPC will be detailed in chapter 4.3 MMS client MMS accesses PLC Variables TCP/IP Ethernet Ethernet AC800 Ethernet S7 Ethernet TSX TCP/IP MMS server PLC variables MMS server TCP/IP MMS client PLC variables MMS server TCP/IP MMS client PLC variables intention: any PLC should be accessed that way (MMS as universal server)

MMS - Communication model MMS specifies a set of messages which allow an MMS client to control an MMS server remote procedure call interface request (command) device (e.g. SCADA) MMS client communication stack response (reply) switch MMS does not specify the application interface MMS specifies a set of objects that an MMS server is expected to hold MMS specifies how messages are encoded for transmission network router device (e.g. PC) MMS server communication stack

MMS mapping to communication MMS is not by itself a communication protocol, it defines messages that have to be transported by an unspecified network

MMS - Underlying Communication Principles MMS is in principle independent from the communication stack. MMS only requires that two types of communication services exist: MMS Requester (client) network MMS Responder (server) 1) Remote Procedure Call (Call paired with Reply, synchronous, unicast) Request Confirmation Indication Response processing time 2) Event Reporting (spontaneous messages sent by server) Indication Request event

MMS - Original Communication Stack Association Control Service Element, ACSE, ISO 8649/8650, N2526,N2327 Abstract Syntax Notation, ISO 8822/8823, 8824/8825 ISO 8326/8327 ISO 8073 Class 4 ISO 8473 connectionless Application Presentation Session Transport Network ISO 8802-3 (Ethernet) ISO 8802-2 Type 1 ISO 8802-4 (token bus) Link MAC Physical quite heavy Boeing decided to drop ISO for TCP/IP, was not followed until 1999...

MMS in the fieldbus stack time-critical process variables time-benign messages Management Interface common time-critical applications (PLC tasks) implicit real-time data base Remote Procedure Call 5 medium access media MMS implicit connection-oriented connectionless connectionless 7 6 4 3 2" 2' 1 Application Presentation Session Transport (connection-oriente Network (connectionless) Logical Link Control Link (Medium Access) Physical MMS is not for real-time communication, but it can access the real-time variables

MMS - Concept of Virtual Manufacturing Device (VMD) robot flow meter cell A virtual device represents a (complex) piece of equipment MMS client Virtual Device Virtual Device Virtual Device Application-specific object models connection establishment Application Programming Interface (MMSI = MMS interface) MMS messages ACSE presentation session transport network link physical ACSE presentation session transport network link physical communication stack A physical device (PLC) may implement one or more virtual devices

MMS Objects Each MMS server is expected to contain a number of standard objects

MMS - Objects in a PLC device memory regions upload / download remote control the PLC domains PLC program invocations tasks local Human- Machine Interface keep track of history if mass storage available Journal Files named variables variable s initiate start/stop semaphores identification unnamed variables Operator Station events events & alarms user-defined variables state machines for alarms and events built-in variables, I/O and markers

Individual MMS service request (RPC). Runnable program consisting of one or more domains. Object for uploading and downloading Resource (e.g. memory region) MMS - Virtual Manufacturing Device (VMD) objects Display and keyboard for use by an operator. Time-based record of events and annotations Operator Station Data Exchange Program Invocation Domain Journal unit control Controls how to use objects File transfer (ops.) 15 23 17 Event Enrolment Named Variable access control list 21 File Element of typed data (e.g.integer, array...) VMD Event Condition Lists 22 18 20 Event Action Scattered Access 19 16 14 Event Condition Collection of variables (obsolete) Named Variable List NamedType Semaphore List of variables named as a list. Represents the state of an event. Description of the format of values Access control to shared resources Which network application to notify when an event condition changes state. Action taken when an event condition changes state. the numbers refer to parts of ISO 9506

http://www.smar. com/en/profibus. asp

http://www.profibus.com

MBP-IS = Manchester coded Bus Powered Intricincally Safe (IEC 1158-2) The topology of the IEC 1158-2 has its background from the 4-20 ma current interface feeding a transmitter or similar devices with up to 4 ma and putting the analog information on top of this base current. For digital information the IEC 1158-2 uses a base current of at least 10 ma. A logical "1" subtracts 9 ma of this by cutting down the input current momentarily and logical "0" adds another 9 ma. The data transmission speed depends on the capacitive and inductive load of the fieldbus derived from the cable as such and from the devices. The IEC 1158-2 uses a lowest frequency of 31,25 kbaud which creates almost no restriction on the impedance of cable and devices.

RS-485 RS-485 (tunnetaan myös nimityksillä EIA-485 ja RS485) on differentiaalinen eli balansoitu sarjaliikenneväylä, johon voi liittyä useita väylälaitteita samanaikaisesti. Kolmijohtimisessa RS-485- väylässä liikennöinti tapahtuu vuorosuuntaisesti, koska ainoastaan yksi väylälaite voi lähettää kerrallaan. Viisijohtimisessa RS-485-väylässä liikennöinti voi tapahtua kaksisuuntaisesti. RS-485 määrittelee pelkästään väylän sähköiset ominaisuudet eli fyysisen kerroksen, toisin kuin RS-232. Differentiaalisen signaloinnin ja kierretyn parikaapelin ansiosta yhteismuotoiset häiriöt kumoutuvat liikennöintipiirissä. Tyypillisesti RS-485-väylä terminoidaan 120 ohmin vastuksin, jotka on sijoitettu väylän molempiin päihin. http://fi.wikipedia.org/wiki/rs-485 http://en.wikipedia.org/wiki/rs-485

Väyläjärjestelmien jaottelu protokollarakenteen mukaan Sanomaperusteinen protokolla ASI CAN FIP PROFIBUS FMS PROFIBUS DP LON DEVICE-NET... I/O-perusteinen protokolla INTERBUS

Yhteiskehysmenetelmä INTERBUS Ohjaus Loopback Yhteiskehys CRC Laite 1 Laite 2 Laite 3 Laite 4 Laite 5 Kehystiedot Hyötytiedot

INTERBUSin rakenne Master haaroitus on helppoa haaroitusliittimien avulla laaja käytettävyys joustava sopeutus laitetopologiaan haarat voidaan kytkeä peräkkäisiin tasoihin enintään 16 tasoa Kaukoväylähaara

AS-Interface: either directly or together with field-bus systems control level: PLC, PC, IPC,... Master field level: CAN DeviceNet FIP Interbus Profibus etc. AS-Interface level: Slave Slave Slave Slave Slave Slave Slave Slave Slave Slave Slave Slave Slave Slave Slave Slave small sensors and actuators

AS-Interface: The new installation technology M1 M2 M3 C1 C2 C3 C4 Master traditional wiring with AS -Interface

Simple installation... mechanically coded flat cable - two wires for data and power mechanically coded flat cable insulation piercing connectors - simple & safe - protection class up to IP67, even after disconnecting directly connected slaves - sensors, actuators - valve terminals - electrical modules etc. piercing connectors slave housing

AS-Interface modules allow for connecting conventional sensors and actuators: D0 = sensor 1 one connection D1 = sensor 2 D2 = actuator 1 1 module enclosure AS-Interface Slave IC D3 = actuator 2 P0 Watchdog energy up to 4 sensors or/and 4 actuators

AS-Interface intergrates slave functionality: D0 = switching one connection D1 = warning D2 = enable D3 = testing one enclosure AS-Interface Slave IC P0 = timer P1 = inverting P2 = distance P3 = special function Sensor or Actuator energy Slaves with additional functions, like parametrising. diagnostics of the net up to the slave actuators in IP67 switching in field, not in cabinets

The Principle: Master - Slave controller master master calls To Slave 1 To Slave 2 To Slave 31 To Slave 1 Slave 1 Slave 2 Slave 31 Slave 1 slave responses

Some interesting facts about AS-Interface... master-slave principle up to 31 slaves on one line each slave can have up to 4 digital inputs + 4 digital outputs additional 4 parameter bits / slave Max. 248 digital Inputs and Outputs also possible: analogue I/O!!! automatic address numbering via bus connection unshielded 2-wire cable data and power on one cable max. length of line: 100 m (300 m with repeater/extender) no terminating resistor necessary free tree structure of network protection class up to IP67, with higher levels possible too cycle time < 5 ms

Actuator Sensor Interface for Controllers eli AS-I väylä on tarkoitettu pääasiassa binaaritiedon kytkemiseen prosessiasemiin. Väylän keskeisimpiä ominaisuuksia ovat: Asi väylässä on standardoitu kaapelit ja liittimet. Sähköinen liitos tehdään puristamalla kaapeli uraan, jossa on piikit, jotka työntyvät kaapelin sisään johtimiin asti. AS-I järjestelmässä on standardeja laiteprofiileja. Minkä tahansa valmistajan laite voidaan korvata toisen valmistajan samanlaisella laitteella ilman erillistä ohjelmointia tai asetusten muuttamista. Edellytyksenä on, että korvaava laite noudattaa samaa laiteprofiilia kuin korvattava laite.

Verkon toplogia on vapaa, eli mihin kohtaan tahansa verkkoon voi liittää uusia laittei-ta, tai liittää uusia verkon sivuhaaroja..as-i Laitteiden tarvitsema käyttöjännite kulkee samassa parikaapelissa signaalin kanssa (keltainen kaapeli). Tarvittaessa voidaan lisätä toinen standardi kaapeli (musta) lisäte-honsyöttöä varten. AS-I mikropiirin avulla laitevalmistajien on helppo tehdä AS-I yhteensopivia laitteita.

Hyviä kenttäväylälähteitä: Profibus by Smar (http://www.smar.com/en/profibus.asp) Profibus.com: Profibus Technology and Application

Why is OPC needed? Display Application Trend Application Report Application Software Driver Software Driver Software Driver Software Driver Copyright 1998 Intellution, Inc. All

How does OPC Solve the Problem? Display Application Trend Application Report Application OPC OPC OPC OPC OPC OPC OPC Software Software Driver Driver Software Driver Software Driver Copyright 1998 Intellution, Inc. All

Example field bus access: ABB AC800 OPC Server based on MMS separate processes IEC 61131 Programming Environment (Control Builder) config files Process Portal (client) AC800 OPCserver MMS Matrikon client user panels OPCServer config MMS Panel by FTP or internal TCP/IP Ethernet TCP/IP MMS PLC variables The variables are defined in the server, not in the PLC