Tehdasväylät ja niiden sovellukset

Tehdasväylät ja niiden sovellukset Henri Kemppe (60648A) AS-116.3150 Automaation tietotekniikan seminaari Syksy 2007

1 Tiivistelmä Seminaarityön aiheena ovat tehdasväylät ja niiden sovellukset. Työ keskittyy käsittelemään aihetta prosessiteollisuuden näkökulmasta ja siitä on tarkoituksella rajattu ulkopuolelle muut automaatiotekniikan haarat, kuten kappaletavarateollisuus ja ajoneuvo- sekä työkoneautomaatio. Työ pyrkii antamaan kuvan minkälaisia vaatimuksia valittu teollisuudenala asettaa väylätekniikoille ja mitkä ovat mahdolliset vaihtoehdot, kun nämä rajoitteet tiedetään. Työssä kerrotaan mihin standardeihin ja suunnittelumalleihin väylät perustuvat. Väylätekniikoiden eroja ja paremmuutta pyritään selvittämään syventymällä väylien sisäiseen rakenteeseen ja niiden ominaisuuksiin. Lisäksi kerrotaan miten niitä nykyään sovelletaan teollisuudessa ja toisaalta mitä uusia sovellusmahdollisuuksia on näköpiirissä. 1

Sisältö 1 Tiivistelmä... 1 2 Johdanto... 3 3 Määritelmiä... 4 3.1 Prosessiteollisuuden automaatiojärjestelmä... 4 3.2 Tehdasväylä... 5 3.2.1 Tehdasväylän vaatimukset... 6 4 Keskeiset standardit... 7 4.1 ISO/OSI-malli... 7 4.2 IEC-61158 ja IEC-61784... 8 5 Tehdasväylätekniikat... 9 5.1 Profibus... 9 5.1.1 Profibus DP/PA... 9 5.1.2 Profinet... 11 5.1.3 CASE: Jaakko Pöyry... 13 5.1.4 CASE: CNC Grondstoffen... 13 5.2 Foundation Fieldbus... 14 5.2.1 Foundation H1... 15 5.2.2 Foundation HSE... 16 5.2.3 CASE: Petrobras... 17 5.3 Muita vaihtoehtoja... 17 6 Sovellukset... 18 7 Johtopäätöksiä... 21 8 Viitteet... 22 2

2 Johdanto Markkinoilla on tänä päivänä valtava määrä erilaisia kenttäväylätekniikoita, jotka ovat yleensä enemmän tai vähemmän erikoistuneita tiettyyn käyttötarkoitukseen tai teollisuudenhaaran sovelluksiin. Esimerkiksi ajoneuvoissa ja työkoneissa käytetään nykyään yleisesti CAN-väylää, rakennusautomaation puolella puolestaan esimerkiksi LonWorks-väylää ja kappaletavara-automaation saralla muiden muassa Interbusia. Erityisesti rakennusteollisuuden ja diskreettien automaatiojärjestelmien puolella valinnanvaraa on ollut runsaasti. Tässä työssä keskitytään kuitenkin käsittelemään vain prosessiteollisuuden väylätekniikoita, joita ei sen asettamien vaatimusten vuoksi ole ollut tarjolla aivan yhtä kattavasti. [Lehtinen 1998]. Prosessiteollisuuden puolella perinteisissä kenttäväylissä dominoivat pitkään käytännössä vain kaksi peluria: Profibus ja Foundation Fieldbus. Asetelma johtui pitkälti siitä, että vielä 2000-luvun vaihteessa ne olivat ainoat väylätekniikat, jotka täyttivät kaksi prosessiteollisuuden kannalta tärkeää vaatimusta eli mahdollistivat kenttälaitteiden virransyötön väylän kautta ja soveltuivat räjähdysvaarallisiin tiloihin. Tästä historiallisesta asetelmasta ja sen seurauksena muihin nähden ylivertaisesta laitteiden asennuskannasta johtuen ne ovat vielä tänäkin päivänä kaksi hallitsevaa väylätekniikkaa tällä teollisuudenalueella. [Lehtinen 1998]. Viime vuosina moderni teollisuusympäristö on luonut uusia vaatimuksia prosessiteollisuuden väylätekniikoille. Erilaiset hyvin dataintensiiviset toiminnot, kuten historia- ja kunnossapitotiedon keruu, ovat lisääntyneet automaatiojärjestelmissä. Samoin hajautettujen järjestelmien eri osien välinen integraatio ja toisaalta integraatio yrityksen ylempiin tietojärjestelmiin, kuten toiminnan- ja tuotannonohjausjärjestelmiin, on nostanut vaatimuksia tiedonvälityksen suhteen. Näihin uusiin vaatimuksiin prosessiteollisuuden väyläratkaisutoimittajat ovat pyrkineet vastaamaan tuomalla markkinoille uusia, perinteisten kenttäväylien yläpuolella ja osin niiden tilalla toimia väyläratkaisuja, joista käytetään niiden sisältämän tekniikan vuoksi nimitystä teollisuus-ethernet. 3

3 Määritelmiä 3.1 Prosessiteollisuuden automaatiojärjestelmä Prosessiteollisuudessa automaatiojärjestelmien fyysinen rakenne on tyypillisesti jaoteltu niiden sisältämien kommunikaatioverkkojen mukaan. Alla olevassa kuvassa on esitetty tyypillinen prosessiteollisuuden automaatiojärjestelmä neljällä verkkotasolla, jotka ovat: tehdasverkko, prosessiverkko, ohjausverkko sekä laitetason verkot eli kenttäväylät. On kuitenkin huomattava, että verkkotasojen määrä vaihtelee hieman järjestelmän koon mukaan ja eri valmistajat saattavat käyttää verkoista hieman eri nimityksiä. [Peltola ym. 2003] Kuva 1. Prosessiteollisuuden automaatiojärjestelmä [Peltola ym. 2003] Tehdasverkko on yleensä tavallinen toimistolähiverkko Ethernet-tekniikalla toteutettuna ja siellä saattaa sijaita esimerkiksi yrityksen toiminnanohjausjärjestelmä. Prosessiverkkoon on yleensä liitetty esimerkiksi valvomo- ja suunnitteluasemia, historiatietokanta ja edistyneitä monitorointia suorittavia asemia. Osa näistä toiminnoista voi olla liitettynä myös ohjausverkkoon, jonka pääasiallinen tehtävä on kuitenkin yhdistää prosessia lähellä olevia prosessiasemia sekä ohjelmoitavia logiikoita, jotka suorittavat säätöpiirejä lähtien millisekuntiluokkaa olevista sykliajoista. Prosessiasemiin ja ohjelmoitaviin logiikoihin voi liittyä kenttäväyliä ja IO-moduuleita, joiden kautta erilaiset ohjattavan prosessin toimilaitteet liittyvät automaatiojärjestelmään. Automaatiojärjestelmä koostuu siis eri tasoille verkotetuista laiteyksiköistä, 4

joissa toimivat automaatiosovellukset hoitavat kukin jotain prosessinhallinnan toimintohierarkian osatehtävää. Vaatimukset vasteaikojen suhteen tiukentuvat lähemmäs prosessia mentäessä, mistä seuraa se, että dataintensiivisemmät toiminnot yleensä sijoittuvat hierarkian ylemmille tasoille. [Peltola ym. 2003] Tässä seminaarityössä käsitellään prosessiteollisuuden automaatiojärjestelmiä, jotka ovat yhden tehtaan alueelle hajautettuja esimerkiksi paperi-, energia-, metalli- tai kemianteollisuuden jatkuvia tai panosprosesseja. Tällaisille järjestelmille on tyypillistä, että on hallittava samanaikaisesti useita ohjauksia ja tuotantoa tukevia toimintoja. Työssä keskitytään käsittelemään väylätekniikoita kenttäväylätasolta prosessi- ja ohjausverkkotasolle saakka. [Peltola ym. 2003] 3.2 Tehdasväylä Työn otsikossa olevalle tehdasväylä -termille on hieman vaikea löytää eksaktia määritelmää, koska sitä juurikaan tunnuta käytettävän alan kirjallisuudessa. Ehkä tarkimman mutta hieman ja vanhahkon määritelmän antoi Tuomo Lindh vuonna 1997 julkaisemassaan diplomityössä. Hänen mukaansa tehdasväylällä tarkoitetaan tietoverkkoa, jolla liitetään toisiinsa automaatiojärjestelmän eri komponentteja kuten prosessiasemia, ohjelmoitavia logiikoita ja valvomo- ja suunnittelutyöasemia. Tehdasväylä tarjoaa myös mahdollisuuden liittyä tehtaan ylempiin tietojärjestelmiin kuten tuotannon- ja toiminnanohjausjärjestelmiin. Tehdasväylällä tietoa ei välitetä yleensä syklisesti, vaan sanomia lähetetään vain tarvittaessa. Tämä määritelmä tuntuu kuitenkin sopivan nykyään prosessi- ja ohjausverkon määritelmäksi. [Lindh 1997] Kuva 2. Tehdasväylä PLC:itä yhdistävänä väylänä [Lindh 1997] 5

Hieman tuoreempi viittaus aiheeseen löytyy Jukka Peltolan vuonna 2006 TKK:lla pitämän luennon materiaaleista, jossa tehdasväylä kuvataan ylemmän tason väyläksi, joka yhdistää tietojärjestelmiä ja palvelimia toisiinsa. Toisin kuin Lindhin määritelmässä, Peltolan kuvassa automaatioväylä yhdistää ohjelmoitavat logiikat ja prosessiasemat toisiinsa. Myös ABB:n prosessiteollisuutta käsittelevä käsikirja tukee Peltolan kuvaa tehdasväylästä ylemmän tason TCP/IP-pohjaisena väylänä [ABB 2007]. [Peltola 2006] Kuva 3. Tehdasväylä hajautetussa järjestelmässä [Peltola 2006] Tässä työssä tehdasväylillä kuitenkin tarkoitetaan vain yleisesti tehdasalueilla käytettäviksi suunniteltuja väylätekniikoita. 3.2.1 Tehdasväylän vaatimukset Prosessiteollisuus käyttökohteena asettaa varsinkin laitetason kenttäväylille kovia vaatimuksia. Kenttäväyliä on pystyttävä käyttämään esimerkiksi kemianteollisuudessa räjähdysvaarallisilla alueilla, mutta niiden on samalla pystyttävä tarjoamaan käyttöjännite niihin kytketyille toimilaitteille. Toisaalta prosessiteollisuuden sovellukset sisältävät usein varsin nopeita säätöjä, jolloin väyliltä vaaditaan nopeita vasteaikoja, jotka ovat pienimmillään millisekuntiluokkaa. Väyliltä vaaditaan myös deterministisyyttä eli sitä, että sen maksimivasteaika on määritettävissä. Ylemmäntason väylille tärkeitä vaatimuksia ovat etenkin liitettävyys niihin laitetason kenttäväyliin, joita prosessiteollisuudessa on mahdollista käyttää. Toisaalta niiden on pystyttävä liittymään myös tehtaan ylempiin verkkoihin, kuten aiemmin esitellystä automaatiojärjestelmän rakenteesta voidaan nähdä. Niiden on myös yleensä pystyttävä siirtämään tietoa huomattavasti enemmän kuin laitetason väylien. 6

4 Keskeiset standardit Prosessiteollisuuden käyttämät väylätekniikat sisältyvät IEC-61158 ja IEC-61784 kenttäväylästandardeihin. Näiden standardien pohjana on puolestaan käytetty ISOstandardointiorganisaation OSI-mallia, joka on suunniteltu verkkoprotokollien suunnittelun avuksi. 4.1 ISO/OSI-malli ISO-standardointiorganisaatio esitteli vuonna 1984 OSI-mallin (Open Systems Interconnection Basic Reference Model), joka on seitsemään kerrokseen perustuva malli kommunikaatio- ja verkkoprotokollien suunnittelun avuksi. Mallin idea on, että jokainen kerros voidaan toteuttaa itsenäisesti ja jokaisella kerroksella on oma tehtävänsä. Viesti kulkee siis jokaisen kerroksen läpi, jolloin jokainen kerros tekee viestille omat operaationsa. Tämä lisää viestienkäsittelyyn liittyvää viivettä ja tästä syystä OSI-mallista on kehitetty myös karsittu versio nimeltä EPA (Enhanced Performance Architecture), joka kattaa vain kolme tärkeintä kerrosta ja nopeuttaa näin viestien käsittelyä [Lamminpää ym. 2007]. [Wikipedia 2007] Laitetason kenttäväylät perustuvat yleensä aikakriittisemmän luonteensa vuoksi EPA-malliin ja ylemmät tehdasväylätekniikat puolestaan OSI-malliin, mutta nekään eivät yleensä toteuta OSI-mallin kaikkia tasoja. Osa ylemmäntason väylistäkin toteuttaa vain EPA-mallin vaatimat kolme tasoa, kuten esimerkiksi Profinetin reaaliaikaversiot. Kuva 4. OSI- ja EPA mallit [Lamminpää ym. 2007] 7

EPA-mallin määrittämä fyysinen kerros kuvaa laitteiden sähköiset ja fyysiset ominaisuudet. Se määrittää siis laitteen ja fyysisen siirtotien suhteen eli siinä valitaan esimerkiksi käytettävä kaapelityyppi. Siirtokerros puolestaan tarjoaa toiminnallisuudet, joiden avulla tieto saadaan siirrettyä verkon sisäisesti. Sovelluskerrokselle puolestaan sijoittuvat mm. käyttäjälle näkyvät sovellukset. Muita usein ylemmäntason väylissä toteutettuja OSI-mallin kerroksia ovat verkkokerros, joka hoitaa reitityksen verkkojen välillä, ja kuljetuskerros, joka pitää huolen että viestit kulkevat muuttumattomina käyttäjältä toiselle.[wikipedia 2007] 4.2 IEC-61158 ja IEC-61784 IEC-standardointiorganisaation alkuperäisenä tavoitteena oli luoda yhtenäinen kansainvälinen kenttäväylästandardi. Tuloksena vuonna 1999 syntyi IEC-61158 standardi, joka kuitenkin jäi pahasti alkuperäisestä tavoitteestaan. Se kuvaa kenttäväylän vaatimat ominaisuudet OSI:n EPA-mallin tapaan kolmella eri kerroksella ja eri kenttäväylien spesifikaatiot liitettiin siihen tyyppeinä. Jokaisella kolmella kerroksella on 8-10 tyyppiä, jotka kuvaavat kuinka kyseinen kerros on mahdollista toteuttaa. [Felser 2002] Pelkästään IEC-61158 standardin pohjalta toimivien järjestelmien rakentaminen oli vaikeaa ja sen rinnalle kehitettiin IEC-61784 standardi. Tämä sisältää profiileita, jotka kuvaavat kuinka IEC-61158 kerrosmallin tyyppejä yhdistelemällä voidaan koota toimivia systeemejä. Kuten taulukosta 1 nähdään, kertoo profiilit käytännössä mitkä tyypit on valittava kullekin kerrokselle, jotta voidaan toteuttaa tietyn niminen väylä. [Felser 2002] Taulukko 1. Profiilia vastaavat tyypit [Felser 2002] IEC 61784 Profile Physical layer Datalink layer Aplication layer Brand names CPF 1/1 Type 1 Type 1 Type 9 Foundation Fieldbus (H1) CPF 1/2 Ethernet TCP/UDP/IP Type 5 Foundation Fieldbus (HSE) CPF 2/1 Type 2 Type 2 Type 2 ControlNet CPF 2/2 Ethernet TCP/UDP/IP Type 2 EtherNet/IP CPF 3/1 Type 3 Type 3 Type 3 PROFIBUS DP CPF 3/2 Type 1 Type 3 Type 3 PROFIBUS PA CPF 3/3 Ethernet TCP/UDP/IP Type 10 PROFInet CPF 6/1 Type 8 Type 8 Type 8 INTERBUS CPF 6/2 Type 8 Type 8 Type 8 INTERBUS TCP/IP Nämä standardit eivät siis luoneet mitään yleistä kenttäväylästandardia ja eri valmistajien väylätekniikat ovat edelleenkin epäyhteensopivia. 8

5 Tehdasväylätekniikat Vaikka tarkkoja markkinaosuuksia on vaikea löytää, on selvää että Profibus ja Founfation Fieldbus ovat vahvimmilla prosessiteollisuuden kenttäväyläratkaisuissa. Tämä johtuu siitä, että ne ovat käytännössä ainoat merkittävät kenttäväylätekniikat, jotka täyttävät aiemmin kerrotut vaatimukset prosessiteollisuuden laitetason väylille. Molemmat valmistajat ovat tuoneet myös omat teollisuus-ethernet tekniikkansa kenttäväylien rinnalle. Useissa lähteissä mainitaan, että Foundation Fieldbus on vahvoilla Pohjois- Amerikassa ja Profibus puolestaan Euroopassa. [O Brien 2000] Seuraavaksi käydään syvällisemmin läpi nämä kaksi johtavaa väyläperhettä ja lopuksi mietitään mahdollisia vaihtoehtoja tai syytä niiden puuttumiseen. 5.1 Profibus Profibus sai alkunsa vuonna 1989 saksalaisen tutkimusprojektin mukana, johon kuului 15 yritystä ja tutkimuslaitosta [Wikipedia 2007]. Nykään Profibus & Profinet International suojelee ryhmittymän standardeja ja johtaa kehitystyötä. Profibusilta löytyy kaksi laitetason kenttäväylää: Profibus DP (Decentralized Peripherals) ja Profibus PA (Process Automation). Profibus DP on tarkoitettu sensoreiden ja toimilaitteiden liittämiseen pääasiassa kappaletavarateollisuudessa mutta sitä käytetään myös prosessiteollisuudessa. Profibus PA perustuu Profibus DP:hen ja on nimensä mukaisesti Profibusin kenttäväylä prosessiteollisuudelle. Profibusin teollisuus-ethernet ratkaisu on nimeltään Profinet. Väylät ovat osa edellisessä kappaleessa esiteltyjä IEC-61158 ja IEC-61784 standardeja. [Profibus 2007] 5.1.1 Profibus DP/PA Profibus DP käyttää liikennöintiin joko parikaapelia tai optista kuitua. Topologialtaan väylä voi olla joko väylä tai rengas ja protokollana käytetään RS485 sarjaliikennöintiä. Saavutettava siirtonopeus riippuu käytettävästä kaapelityypistä ja sen pituudestaan. Maksimissaan voidaan päästä 12Mbit/s nopeuteen mutta yleisesti käytetään 1,5Mbit/s nopeutta. Yhteen väyläsegmenttiin voidaan liittää maksimissaan 126 toimilaitetta ja väylän pituus voi olla nopeudesta ja kaapelityypistä riippuen jopa yli kilometrin pitkä, mutta yleisesti käytetyllä 1,5Mbit/s nopeudella parikaapelilla päästään 200 metriin. Segmenttejä voidaan kuitenkin liittää yhteen toistimilla, jolloin päästään pituudessa kilometreihin ja laitemäärissä tuhansiin. Vasteajat DP:llä ovat millisekuntiluokkaa. [Profibus 2007, Osola 2005] Profibus DP:stä on olemassa kolme versiota. DP-V0:ssa on määritelty perustoiminnallisuus, joka kattaa synkronisen datan siirron maksimissaan 126 solmulle, diagnostiikkapalvelut, keskeytystoiminnot ja asemien liittämis- ja poistamistoiminnot. DP-V0:ssa kommunikointi on master-slave tyyppistä. [Profibus 2007] 9

OSI DP PA 7 Sovelluskerros DP V0,1,2 DP V1 2 Siirtokerros Fieldbus Data Link (FDL) Fieldbus Data Link (FDL) 1 Fyysinen kerros RS485 MBP Kuva 5. Profibus DP:n ja PA:n OSI-mallit DP-V1 sisältää parannuksia, jotka on tehty erityisesti prosessiautomaatiota ajatellen. Se tuo asynkronisen tiedonsiirron synkronisen rinnalle ja mahdollistaa mm. laitteiden parametroinnin ja kalibroinnin väylän yli. DP-V2 on tuorein lisäys, joka toi mukanaan mm. slave-slave tiedonsiirron, jossa orjalaitteet voivat kommunikoida suoraa toisilleen ja näin väylän kuormitus kevenee. [Osola 2005] Profibus PA perustuu Profibus DP:n DP-V1 versioon, mutta se käyttää Manchester Bus Powered (MBP) tiedonsiirtotapaa RS485:n sijaan. MBP:ssä datavirta on koodattu syöttövirtaan alla olevan kuvan mukaisesti. Syöttövirta on rajoitettu alle 10mA:iin, jolloin saavutetaan riittävä turvallisuustaso räjähdysvaarallisiin tiloihin, mutta pystytään siis silti tarjoamaan väylän kautta laitteen tarvitsema käyttövirta. DP:hen nähden eri tiedonsiirtotavasta johtuen, siirtonopeus on vain 31,25kbit/s ja vasteajoissa päästään muutamiin kymmeniin millisekunteihin. Yleisimmin käytössä olevalla parikaapelilla PA-väylän maksimipituus PA:lla on 1900 metriä ja siihen voidaan liittää 256 laitetta. Käytettävissä olevat topologiat ovat puu ja väylä. [Samson 1999] Kuva 6. MBP-tiedonsiirto [Samson 1999] Kuten myöhemmin esiteltävästä case-esimerkistä nähdään, käytetään prosessiteollisuudessa yleensä Profibus DP väylää nopeampana runkoverkkona PLC- ja prosessiasemien sekä Profibus PA segmenttien välillä. 10

5.1.2 Profinet Profinet on Profibusin Ethernet-pohjainen väylätekniikka, joka sopii kehittäjäorganisaation mukaan niin kappaletavatuotannon kuin prosessiteollisuuden tarpeisiin ja näiden lisäksi myös turvallisuussovelluksiin ja kellosynkronoituun liikkeenohjaukseen. Profinet mahdollistaa helpon integraation omiin laitetason kenttäväyliinsä mutta niiden lisäksi myös mm. DeviceNet ja Interbus kenttäväyliin. Integraatio onnistuu proxyjen avulla, jotka edustavat sen alle kytkettyjä toimilaitteita ja näin ollen mahdollistavat niiden käsittelyn kuten ne olisivat kytkettyinä suoraan Profinet väylään. [Profibus 2007] Kuva 7. Profibus & Profinet verkkojen periaate [Profibus 2007] Kuten alla olevasta kuvasta nähdään, toteuttaa Profinet OSI-mallin fyysisellä ja siirtokerroksella IEEE 802.3 Ethernet-standardit. Tästä on se etu, että voidaan käyttää standardeja Ethernet kaapeleita, komponentteja ja maksimissaan 100 Mbit/s yhteysnopeutta. Kaapelit voivat olla joko kuitua tai kuparia ja ne yleensä paremmin suojattuja ja etenkin liittimen osalta paranneltuja kestämään paremmin teollisuusolosuhteet, joissa on usein tärinää, pölyä ja muita häiriötekijöitä. Liittimissä tuetaan yleisesti RJ45 tai M12 tyyppejä, joista etenkin jälkimmäinen on erityisesti teollisuuskäyttöön suunniteltu. Kuva 8. Profinetin kerrosmalli [Larsson 2005] 11

Kuten yleisesti tiedetään, Ethernet ei ole normaalisti deterministinen tekniikka, sillä sen väylänvaraus perustuu törmäysten havaitsemiseen CSMA/CD tekniikalla. Tämän vuoksi teollisuus-ethernetissä, kuten myös Profinetissa, käytetäänkin usein full-duplex switched tyyppistä yhteystapaa. Tässä käytetään Ethernet-kaapelin kumpaakin datajohdinparia, mikä mahdollistaa samanaikaisen kahdensuuntaisen liikenteen. Lisäksi käytetään kytkimiä jakamaan verkko osiin siten, että yhden segmentin kuormitus ei kasva liian suureksi. Profinet käyttää lisäksi kommunikaatiosyklin jakoa reaaliaikaiseen ja avoimeen kanavaan alla olevan kuvan mukaisesti. [Hodgkinson 2004] Kuva 9. [Hodgkinson 2004] Verkko- ja kuljetuskerroksella Profinetissa käytetään TCP/IP ja UDP-tekniikoita tai ne voidaan ohittaa kokonaan. Kuten OSI-mallista nähdään, on Profinetissa siis kolme profiilia: Non Real Time (NRT), Real Time (RT) ja Isochronous Real Time (IRT). NRT kommunikaatiossa TCP/IP tai UDP/IP kerrokset ovat mukana viestienvälityksessä ja sillä päästäänkin vain noin 100ms luokkaa oleviin vasteisiin, mikä ei ole aivan riittävä kaikkiin prosessiautomaation tarpeisiin. NRT:ssä kommunikaatio on kuitenkin toteutettu samoin kuin normaalissa toimisto-ethernetissä, joten se soveltuu hyvin yhteydenpitoon ulkopuolisiin systeemeihin ja vertikaaliseen integraatioon ylempiin tietojärjestelmiin. Sitä käytetään myös suurempien datamäärien siirtoon, kuten ohjelmien lataamiseen ohjelmoitavalle logiikalle tai prosessiasemalle [Wikipedia 2007]. [Profibus 2007, Hodgkinson 2004] RT-kommunikaatiolla ohitetaan TCP/IP tai UDP/IP pino ja sillä päästäänkin jo 10ms luokkaa oleviin vasteaikoihin, joka on verrattavissa laitetason kenttäväylätekniikoihin. Sitä voidaankin käyttää prosessiautomaatiossa esimerkiksi kommunikointiin toimilaitteille ja IO-datan siirtoon. IRTkommunikaatiolla ohitetaan myös OSI-mallin verkko- ja kuljetuskerrokset, mutta se kulkee lisäksi omassa reaaliaikakanavassaan toisin kuin NRT- ja RT-data, jotka kulkevat normaalisti avoimessa kanavassa. Sillä päästään jopa millisekuntiluokan vasteisiin ja sitä voidaan käyttää kaikkein vaativimmissa toiminnoissa kuten esimerkiksi moottoreiden käyntinopeuden synkronointiin [Wikipedia 2007]. [Profibus 2007] 12

5.1.3 CASE: Jaakko Pöyry Kävin vuonna 2005 vierailulla Jaakko Pöyryllä OY:ssä ja heidän prosessiteollisuusyksiköstä Kari Osola esitteli heidän tavallisesti automaatioprojekteissa käyttämäänsä väylärakennetta. Hänen mukaansa he käyttävät yleensä runkoväylänä kahdennettua optista Profibus DP-väylää alla olevan kuvan mukaisesti. DCS-prosessiasema toimii väylän masterina ja IO-asemat sekä Profibus PA-linkkilaitteet ovat DPväylään kytkettyinä O/E-muuntimen (optinen/elektroninen) avulla. Tämän rakenteen avulla voidaan käyttää hitaampia PA-väyliä vain siellä missä niitä tarvitaan ja samalla saadaan IO-yksiköt hajautettua mahdollisimman lähelle prosessia. Nopeusedun lisäksi saadaan siis merkittäviä säästöjä kaapelointikustannuksista. [Osola 2005] Kuva 10. Jaakko Pöyryn tyypillinen profibusverkko [Osola 2005] 5.1.4 CASE: CNC Grondstoffen Profinet ei ole ilmeisesti vielä kovin laajasti käytössä, sillä siitä on hieman vaikea löytää esimerkkiasennuksia. CNC Grondstoffen ja Phoenix Contact ovat kuitenkin yhteistyössä ottaneet käyttöön Profinet pohjaisen järjestelmän elintarviketeollisuudessa hollantilaisessa tehtaalla vuonna 2004. Tehtaalla käytetään Profinetia korkeammantason verkkona, jolla kytketään PLC:t ja 12 hajautettua IO-moduulia toisiinsa. Samaa verkkoa käytetään myös toimistoyhteyksiin ja automaatiojärjestelmään pääsee sitä kautta käsiksi myös VPN-yhteyden avulla Internetistä. 13

Asiakas on ollut järjestelmään niin tyytyväinen, että on päättänyt muuttaa jo toiminnassa olevan toisen tehtaan automaatiojärjestelmän samalle pohjalle. [Frevert 2006] Tämä esimerkki ei ole ehkä paras mahdollinen prosessiteollisuuden näkökulmasta mutta järjestelmä sisältää artikkelin mukaan monipuolisesti säätöjä, joten jotain näyttöä sekin Profinetin toimivuudesta joka tapauksessa antaa. [Frevert 2006] 5.2 Foundation Fieldbus Fielbus Foundation niminen yritys kehittää ja ylläpitää Foundation nimen alla kulkevia väylätekniikoita, jotka on suunniteltu erityisesti prosessiautomaation tarpeisiin. Sen laitetason kenttäväylä on nimeltään Foundation H1ja teollisuus-ethetnet ratkaisua kutsutaan Foundation HSE:ksi (High Speed Ethernet). Molemmat väylät ovat Profibusin väylien tapaan osa IEC-61158 ja IEC-61784 standardeja. Kuva 11. Foundation verkon periaate [Fieldbus Foundation, 2006] Kuten kuvasta 11 nähdään, liittää Foundation HSE väylä ohjelmoitavat logiikat ja prosessiasemat sekä erilaiset palvelimet ja työasemat toisiinsa ja toimii eräänlaisena säätöjärjestelmän selkärankana. Foundation H1 -väylään liitetään puolestaan erilaiset anturit ja toimilaitteet sekä I/O-modulit. H1-väylä saadaan liitettyä HSE-väylään erityisellä linkkilaitteella. Yleensä yksi linkkilaite pystyy käsittelemään useamman H1-väylän linkkauksen HSE-väylään ja sallivat redundattiset H1-verkot. Jaottelu kahteen erilaiseen verkkoon on Fieldbus Foundationin mukaan perusteltua jo esimerkiksi kaapelointikustannusten johdosta. Verkon perusta voidaan tehdä halvoilla standardi Ethernet-komponenteilla ja käyttää H1- kaapelointia vain kentällä vaativammissa olosuhteissa lähellä kytkettäviä komponentteja. [Fieldbus Foundation, 2006] 14

5.2.1 Foundation H1 Foundation H1 väylä vaikuttaa ensi näkemältä hyvin samanlaiselta kuin Profibus PA. Se käyttää myöskin liikennöintiin parikaapelia ja Manchester Bus Powered (MBP) tiedonsiirtotapaa, minkä vuoksi se sopii Profibus PA:n tavoin räjähdysherkkiin tiloihin mutta pystyy kuitenkin tarjoamaan käyttöjännitteen laitteelle. Tiedonsiirtonopeus on myöskin sama kuin Profibus PA:lla eli 31,25kbit/s ja vasteajoissa päästään kymmeniin millisekunteihin, mutta se tosin riippuu paljon kytkettyjen laitteiden määrästä. Väyläsegmentin maksimi pituus on myös 1900 metriä ja siihen voi kytkeä 240 laitetta, mitkä ovat hyvin samankaltaisia lukuja kuin Profibusin vastaavat. Segmenttejä voi kuitenkin olla niin monia, että maksimi laitemäärä on tuhansissa ja väylien yhteispituus kilometrejä. Topologia voi olla joko tähti tai väylä. [Samson 2000] Foundation H1 paljastuu kuitenkin hyvin erilaiseksi väyläksi kuin Profibus PA kun tarkastellaan sen rakennetta OSI-mallin avulla. H1:llä toinen ja seitsemäs kerros muodostavat kommunikaatiopinon. Siirtokerroksella oleva Link Active Scheduler (LAS) kontrolloi liikennettä väylällä. Käytännössä jokin väylään kytketty laite, jota kutsutaan Link Masteriksi hoitaa tämän tehtävän pollaamalla väylää syklisesti. Fieldbus Access Sublayer (FAS) ja Fieldbus Message Specification (FMS) luovat puolestaan rajapinnan siirtokerroksen ja sovellusten välille. Niiden avulla H1 tarjoaa kolme kommunikointi tapaa. Publisher/subscriber kommunikointimekanismin avulla siirretään säädön suorittamiseen liittyvä syklinen data, client/server kommunikaation avulla ei-aikakriittinen data ja reports-kommunikoinnilla hälytyksiin liittyvät tiedot. [Samson 2000] OSI H1 7 Sovelluskerros Fieldbus Access Sublayer (FAS) & Fieldbus Message Specification (FMS) 2 Siirtokerros Link Active Scheduler (LAS) 1 Fyysinen kerros MBP Kuva 12. Foundation H1 OSI-mallit [Samson 2000] Vaikka Foundation H1:n sisäinen rakenne onkin hyvin erilainen, ovat ominaisuudet siis sen soveltajan näkökulmasta lähes täysin samat kuin Profibus PA:lla. Eroista seuraa tietysti se, etteivät Foundationin ja Profibusin väylät ole yhteensopivia, mutta tämä on alalla enemmän sääntö kuin poikkeus ja kuten aiemmin standardien esittelyn yhteydessä todettiin, ei tilanteeseen ole saatu parannusta ponnisteluista huolimatta. 15

5.2.2 Foundation HSE Foundation HSE väylä on tarkoitettu Fieldbus Foundationin mukaan integraatioon laite-, osajärjestelmäja yritystasolla. Sillä voidaan liittää toisiinsa ohjelmoitavat logiikat ja hajautettujen säätöjärjestelmien prosessiasemat tai siihen kytkeä suoraan dataintensiivisiä prosessilaitteita. Ensimmäinen suuri ero Profinetiin on siis se, ettei HSE yritäkään olla muuta kuin ylemmäntason integroiva väylä. [Fieldbus Foundation, 2006] Kuvan 13 OSI-mallista nähdään, että HSE perustuu Profinetin tapaan vahvasti Ethernet-standardeille. Kuvaan ei ole merkitty TCP ja UDP tekniikoita kuljetuskerrokselle, joita HSE kuitenkin siis käyttää. Fyysisellä tasolla HSE toteuttaa IEEE 802.3 standardin ja tukee näin ollen standardeja Ethernetkaapeleita, komponentteja ja maksimissaan 100 Mbit/s yhteysnopeuksia. Tässä ei siis vielä ole eroa Profinetiin. Kuva 13. ISO/OSI-kommunikaatiomallin kerrokset [Larsson 2005] Suurimmat erot tulevatkin siitä, että HSE:stä ei ole olemassa minkäänlaista reaaliaikaversiota. Se perustuu siihen, että kenttäväylän viesti vain paketoidaan TCP/IP tai UDP/IP kehykseen. Se käyttää Profinetin tapaan full-duplex switched tyyppistä yhteystapaa, mutta ei siis toteuta mitään erityistä väylänvaraustapaa vaan käyttää pelkästään Ethernetin standardia CSMA/CD-tekniikkaa, joka perustuu törmäysten havaitsemiseen. Jotta päästään prosessiteollisuuden kannalta riittäviin vasteaikoihin, täytyy verkko jakaa sopivankokoisiin segmentteihin kytkimiä käyttäen. Mikään ei kuitenkaan takaa deterministisyyttä. [Fieldbus Foundation, 2006] HSE tukee sovellustasollaan Foundation H1:n kommunikaatiopinoa, joka esiteltiin edellä. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että erityinen linkkilaite pystyy muuntamaan viestit kumpaankin suuntaan. 16

Foundation HSE:n suuria etuja on se, että sitä voidaan käyttää standardi Ethernet-komponenttien kanssa ja näin ollen se on helppo integroida yrityksen muihin järjestelmiin. Se tukee niin kupari- kuin optisia kaapeleita ja sillä voidaan toteuttaa monenlaisia topologioita. Fieldbus Foundationin mukaan HSE:ssä on jo menestyksellä sovellettu myös IEEE 802.11 standardin mukaisia langattomia WLAN-yhteyksiä. Yhtään todellista asennusta teollisuudesta en kuitenkaan onnistunut löytämään. [Fieldbus Foundation, 2006] 5.2.3 CASE: Petrobras Hyvä esimerkki molemmista Foundationin väylistä prosessiteollisuuden kannalta on SMARin toteuttama Brasilialaisen Petrobrasin öljyn- ja kaasunporauslauttaprojekti, jonka järjestelmä perustuu Foundationin H1 ja HSE väyliin. Se on samalla vuodelta 2000 olevan artikkelin mukaan ensimmäinen kaupallinen sovellus HSE:stä. [SMAR 2000] Pohjana käytettiin kahdennettua optista Foundation HSE-väylää, johon H1-väylät liitettiin. HSE-väylässä valittiin tekniikoiksi UDP/IP. Kriittiset toimilaitteet ovat muutoinkin kahdennettu ja kytketty molempiin HSE-väyliin ja samaan H1-väylään. Näin järjestelmä kestää esimerkiksi toisen HSE-väylän tai toisen toimilaitteen rikkoutumisen ongelmitta. Tätä uutta tekniikkaa soveltaen Petrobras onnistui artikkelin mukaan merkittävästi vähentämään putkilinjojen painevaihteluita. Paineet ovat nykyään vakaita kun ne vanhalla järjestelmällä vaihtelivat 20-40% rajoissa. [SMAR 2000] 5.3 Muita vaihtoehtoja Profibusin ja Foundation Fieldbusin lisäksi prosessiteollisuuden väyliksi lasketaan usein myös mm. DeviceNet, ControlNet, Modbus, WorldFIP, CAN ja Interbus. Näistä WorldFIP on kuitenkin ainoa, joka täyttää prosessiteollisuuden kenttäväylien kannalta merkittävät vaatimukset eli sopivuuden räjähdysherkille alueille ja käyttöjännitteensyötön väylän kautta. Sen käyttö on kuitenkin hiipumaan päin ja esimerkiksi sen kehittäjäorganisaation sivuja on viimeksi päivitetty vuonna 2003. Alkujaankin sitä on käytetty lähinnä Ranskassa ja Italiassa. CAN, Interbus ja ControlNet ovat puolestaan enemmän puhtaita anturiväyliä ja niiden sovelluskohteet ovat pääasiassa kappaletavara- ja autoteollisuudessa. Interbus ja ControlNet ovat kuitenkin deterministisiä väyliä ja soveltuvat siltä osin käytettäväksi myös joissain prosessiteollisuuden sovelluksissa. [ABB 2007, Bitbus 1997] Katsaus suurimpien prosessiteollisuuden DCS-automaatiojärjestelmien toimittajien sivustoille vahvistaa kuvaa Profibusin ja Foundation Fieldbusin valta-asemasta. Esimerkiksi Siemensin, ABB:n ja Metson katalogeista tuotteita löytyy tuotteita lähinnä vain näille kahdelle väyläperheelle. Samoin jo vuoden 1998 Automaatioväylä -lehti totesi, että Profibus PA ja Foundation H1 ovat ainoat todelliset vaihtoehdot prosessiteollisuuden tarpeisiin, joten tuskin tänä päivänäkään löytyy syitä suositella tälle sovellusalueelle jotain muista mainituista väylistä. [Lehtinen 1998] 17

Profinetille ja Foundation HSE:lle kilpailijoiksi, voisi laskea yllä mainittujen väylien teollisuus-ethernet versiot, sillä ainakin DeviceNet/ControlNet yhdistelmälle, Modbusille ja Interbusille on kehitetty omat teollisuus-ethernet versiot. Mutta kuten edellä mainittiin, ei kyseiset laitetason kenttäväylät sovi kaikkille prosessiteollisuuden käyttöalueille, joten todellista merkittävää kilpailua tuskin syntyy. [Larsson 2005] Teollisuus-Ethernetille voidaan laskea kilpailijaksi myös tavallinen Ethernet. Kuten Jaakko Pöyryn casesta nähtiin, voidaan nykyään PLC:t ja DCS-prosessiasemat asentaa etäälle prosessista, jolloin niiden yhdistämiseen voidaan käyttää normaalia 100Mbit/s full-duplex toimisto-ethernetiä. Näin tiedän omasta kokemuksesta toimivan esimerkiksi ABB:n edellä mainitun Jaakko Pöyryn lisäksi. 6 Sovellukset Prosessiautomaatiojärjestelmät ovat yleensä hajautettuja ohjausjärjestelmiä, joissa hajautettujen prosessiasemien on kyettävä hoitamaan mittaustiedon käsittelyn, ohjausten laskennan ja ohjausten toteuttamisen lähellä prosessia. Prosessiasemien on kyettävä välittämään tietoa toimilaitteille ja toisaalta myös muiden prosessiasemien kanssa. Samoin tehtailla on nykyään käytössä erilaisia tuotannon ja toiminnanohjausjärjestelmiä, joiden on myös pystyttävä kommunikoimaan prosessiasemien kanssa. Tehdasväylien sovellukset liittyvätkin näiden tarpeiden täyttämiseen.[abb 2007] Laitetason kenttäväylien tärkein sovellus on liittää toimilaitteet, IO-yksiköt ja prosessiasemat toisiinsa, kuten yllä kuvatussa Jaakko Pöyry casessa tuli hyvin selville. Niiden käyttöön laitteiden suoran johdotuksen sijaan on päädytty mm. kaapelointikustannuksista saatavien säästöjen ja digitaalisen tiedonsiirron tuomien etujen vuoksi. Digitaalinen tiedonsiirto mm. parantaa siirron luotettavuutta ja mahdollistaa suurempien datamäärien liikuttelun. Näiden seikkojen ansiosta kenttäväylissä voidaan siirtää muunkinlaista tietoa kuin mittausdataa ja näin ollen on mahdollista mm. välittää erilaista kunnonvalvontaja vikadiagnostiikkatietoa tai esimerkiksi konfiguroida tai kalibroida toimilaitteita ja antureita väylän kautta. [ABB 2007] Kuten edellisessä luvussa nähtiin, on ylemmäntason tehdasväylien pääasiallinen tarkoitus hoitaa tiedonvälitys prosessiasemien välillä ja tarjota helppo integroitavuus ylempiin tietojärjestelmiin. Esimerkiksi Profinet tukee ISA-95 standardiin perustuvaa IEC-62264 standardia, joka kuvaa rajapinnat tuotannon- ja toiminnanohjausjärjestelmiin. Myös Fieldbus Foundation mainostaa, että Foundation HSE on integroitavissa näihin MES- ja ERP-järjestelmiin muttei erittele käytettyjä rajapintoja [Fieldbus Foundation 2006]. [Profibus 2007] 18

Kuva 14. Profinetin integrointi ylöspäin [Profibus 2007] Näiden teollisuus-ethernet pohjaisten väylien on tarjottava liityntämahdollisuudet tietysti myös prosessiteollisuudessa käytettäviin laitetason kenttäväyliin. Profinet ja Foundation HSE tarjoavat molemmat tämän mahdollisuuden linkkilaitteiden ja proxyjen avulla. Niiden avulla kenttäväyliin liitettyjä laitteita pystytään käsittelemään, kuten ne olisivat kytketty suoraan ylemmän tason väylään. Foundation HSE pystyy kytkeytymään vain Foundation kenttäväyliin mutta Profinetiin on mahdollista liittää Profibus väylien lisäksi ainakin DeviceNet ja Interbus väyliä. Hyvä yhteensopivuus alaspäin mahdollistaa vanhojen järjestelmien helpon päivitettävyyden, mikä tulee varmasti edistämään teollisuus-ethernetin yleistymistä jossain vaiheessa myös prosessiteollisuudessa. Teollisuus-Ethernetillä voidaan kuitenkin vielä edelleen nipistää kaapelointikustannuksista, kun laitetason kenttäväyliä tarvitsee käyttää vain siellä missä niitä todella tarvitaan ja kun useamman kenttäväylän informaatiovirrat voidaan kuljettaa yhtä kaapelia pitkin prosessiasemalle. Sekä laitetason kenttäväylien, että ylemmäntason teollisuus-ethernet väylien yksi sovellus on helppo redundanttisuuden toteutus. Suoraan johdotetuille toimilaitteille on vaikeaa ja kallista tehdä täydellistä redundattisuutta, sillä kaapelointikustannukset käytännössä suoraan kaksinkertaistuvat. Kenttäväylillä tämä on tietysti helpompaa, koska kuten yllä todettiin, voidaan yhdessä väylässä kuljettaa kaikkien siihen kytkettyjen laitteiden vaatima informaatiovirta ja parhaimmillaan myös niiden tarvitsema käyttövirta. Teollisuus-Ethernetillä redundanttisuus on puolestaan halpa toteuttaa ylemmällä tasolla, koska voidaan käyttää standardi Ethernet-kytkimiä, joissa yksittäisen portin hinta on todella alhainen. [Berge 2006] Kuva 15. Täydellinen redundanttisuus kahdelle modulille [Berge 2006] 19

Tulevaisuudessa suurimmaksi mullistukseksi prosessiteollisuuden tehdasväylissä on ennustettu teollisuus- Ethernetin käytön laajeneminen laitetason kenttäväylien alueelle. Tällä hetkellä suurin este on kuitenkin Ethernet-liittimen suuri koko ja sen soveltuvuus muutoinkin teollisuusympäristön olosuhteisiin. Myös virransyötön järjestäminen räjähdysherkille alueille on ongelma. Esimerkiksi Profinet muilta osin saattaisi jo mahdollistaa reaaliaikasovellustensa johdosta Ethernetin käytön toimilaitteissa ja antureissa. On myös ennustettu, että markkinoille tulisi uusia älykkäitä toimilaitteita, joissa liitäntätapana saattaisi olla Ethernet mm. niiden vaatiman tiedonsiirtokapasiteetin vuoksi. [Kinsella 2000] Teollisuus-Ethernet saattaa tulevaisuudessa mahdollistaa myös langattomuuden ainakin jossain määrin prosessiteollisuuden automaatiojärjestelmissä. Profinet ja Foundation HSE valmistajien mukaan tukevat jo testatusti IEEE 802.11 WLAN-standardia OSI-mallin fyysisellä tasolla. Ongelmaksi kuitenkin laitetasolla muodostuu käyttövirran saaminen toimilaitteille, koska se on joka tapauksessa syötettävä nykyisen tietämyksen mukaan johdinta pitkin. [Profibus 2007, Fieldbus Foundation 2006] 20

7 Johtopäätöksiä Tätä prosessiteollisuuden väyläratkaisuihin syventyvää tutkielmaa tehdessä kävi selväksi, että toimialueelle soveltuvia kenttäväyläperheitä on todellisuudessa vain kaksi: Foundation Fieldbus ja Profibus. Tämä johtuu etupäässä siitä, että niiden laitetason kenttäväylät ovat ainoat markkinoilla olevat, jotka voivat toimia kaikissa prosessiteollisuuden olosuhteissa. Näistä kahdesta vaihtoehdosta Foundation Fieldbus vaikutti olevan niskanpäällä erityisesti Pohjois-Amerikassa ja Profibus Euroopassa. Mitään tarkkoja lukuja markkinoiden jakautumisesta en kuitenkaan onnistunut löytämään, vaan luvut vaihtelivat sen verran paljon lähteiden mukaan, että en katsonut järkeväksi esittää arviota tilanteesta. Tilannetta sekoittaa erityisesti se, että Profibus haluaa laskea kaikki DP-asennukset mukaan prosessiteollisuuden toimituksiin, koska DP-väyliä käytetään myös tällä sektorilla vaikkakin PA on yrityksen todellinen vaihtoehto prosessiteollisuuden laitetason kenttäväyläratkaisuksi. [Lehtinen 1998] Selkeää eroa näiden kahden väyläperheen paremmuudesta ei voi myöskään tehdä. Niiden ominaisuudet soveltajan kannalta ovat kuitenkin pääpiirteissään niin lähellä toisiaan. Profibusin teollisuus-ethernet tekniikka tosin vaikuttaa hieman paremmin skaalautuvalta kuin Foundationin vastaava ja soveltuu näin ollen laajemmalle alalle. Toisaalta teollisuus-ethernet ei ole vielä täysin lyönyt itseään läpi prosessiteollisuuden puolella, mikä näkyy erityisesti case-esimerkkien vähyydessä. Näin ollen on hyvin vaikea sanoa, tullaanko Profinetin kaikkia mahdollisuuksia käyttämään hyväksi vai tullaanko sitä käyttämään vain Foundation HSE:n tapaan ylemmäntason väylänä integroimaan hajautetun automaatiojärjestelmän komponentteja sekä yrityksen ylempiä tietojärjestelmiä. Tulevaisuuden trendinä on kuitenkin jo pitkään rummutettu teollisuus-ethernetiä ja kieltämättä nyt näyttää siltä, että sen yleistyminen prosessimaailmassa on aivan nurkan takana. Erilaiset dataintensiivisemmät toiminnot tulevat varmasti tulevaisuudessa yleistymään erilaisten älykkäiden toimilaitteiden sekä käynnissä- ja kunnossapitojärjestelmien yleistymisen myötä ja ne tulevat vaatimaan myös tehdasalueen verkoilta enemmän. Tekniikka on valmiina, se pystytään integroimaan jo olemassa oleviin järjestelmiin ja se on käytännössäkin testattu toimivaksi eli mitään estettä en ainakaan itse sen yleistymiselle näe. Teollisuus-Ethernetin lisäksi on paljon puhuttu langattomuudesta automaatiossa. En ole itse aivan vakuuttunut sen mahdollisuuksista laitetason kenttäväylissä, koska mm. käyttövirta on kuitenkin laitteille pystyttävä jotenkin syöttämään ja nykyiset kenttäväylät tekevät sen jo tiedonsiirron lomassa. Mutta kuten edeltä nähtiin, on Profinet ja Foundation HSE jo valmistajien puolelta luvattu toimiviksi IEEE 802.11 WLAN-standardin kanssa, joten kenties ylemmillä väylätasoilla langattomuutta tullaan jossain vaiheessa näkemään. 21

8 Viitteet [Lindh 1997] Lindh, Tuomo 1997. Diplomityö: Teollisuussähköjärjestelmien käytöntukitoimintojen määritys [Viitattu 11.10.2007] Saatavissa: http://www.ee.lut.fi/fi/tutkimus/dtyo_lindh.pdf [Peltola 2006] Peltola, Jukka 2006. Kappaletavaratuotannon Automaatio luentokalvot [Viitattu 8.11.2007] Saatavissa: http://www.automationit.hut.fi/file.php?id=658 [ABB 2007] ABB:n Teknisiä tietoja ja taulukoita -käsikirja 2007 [Viitattu 8.11.2007] Saatavissa: http://www.abb.com/cawp/fiabb255/816ed499bb0d20a8c2256936003e64ed.aspx [Peltola ym. 2003] Peltola, Jukka & Sierla, Seppo & Tommila, Teemu 2003. Automaatiojärjestelmien hajautusta palvelevat arkkitehtuurit, ÄLY-foorumi, Seinäjoki 2003. [Viitattu 11.10.2007] Saatavissa: http://www.automationit.hut.fi/file.php?id=298 [Fieldbus Foundation 2006] Fieldbus Foundation 2006. Foundation Technology Overview [Viitattu 29.10.2007] Saatavissa: http://www.fieldbus.org/index.php?option=com_content&task=view&id=23&itemid=308 [Wikipedia 2007] Wikipedia 2007. OSI-malli artikkeli [Viitattu 1.11.2007] http://en.wikipedia.org/wiki/osi_model [Lamminpää ym. 2007] Lamminpää Arttu, Liuha Arto. Kenttäväylät [Viitattu 2.11.2007] http://www.control.hut.fi/kurssit/as- 74.3135/seminaarit/Lamminp%C3%A4%C3%A4LiuhaKentt%C3%A4v%C3%A4yl%C3%A4t.pdf [Wikipedia 2007] Wikipedia 2007. Fieldbus artikkeli [Viitattu 1.11.2007] http://en.wikipedia.org/wiki/fieldbus [Lehtinen 1998] Lehtinen, Lauri 1998. Pääteemana kenttäväylät (Automaatioväylä 8/1998) [Viitattu 6.11.2007] Saatavissa: http://www.automaatiovayla.fi/index.php?option=com_content&task=view&id=98&itemid=26 [Felser 2002] Felser, Max 2002. The Fieldbus Standards: History and Structures [Viitattu 6.11.2007] Saatavissa: http://felser.ch/download/fe-tr-0205.pdf [Larsson 2005] Larsson, Lars 2000. The Industrial Ethernet Book Issue 28/2005 [Viitattu 10.11.2007] Saatavissa: http://ethernet.industrial-networking.com/articles/articledisplay.asp?id=854 [Wikipedia 2007] Wikipedia 2007. Profibus artikkeli [Viitattu 10.11.2007] Saatavissa: http://en.wikipedia.org/wiki/profibus [Profibus 2007] Profibus 2007. Profibusin kotisivut [Viitattu 10.11.2007] Saatavissa: http://www.profibus.com/ 22

[Samson 1999] Samson 1999. Profibus PA Technical Information [Viitattu 13.11.2007] Saatavissa: http://www.samson.de/pdf_en/l453en.pdf [Samson 2000] Samson 2000. Foundation Fieldbus Technical Information [Viitattu 13.11.2007] Saatavissa: http://www.samson.de/pdf_en/l454en.pdf [O Brien 2000] O Brien, Larry 2000. Overview and Geographic Impact of Current Process Fieldbus Technologies [Viitattu 13.11.2007] Saatavissa: http://www.imc.org.nz/fieldbus1.html [Bitbus 1997] Bitbus 1997. An open fieldbus comparison [Viitattu 13.11.2007] Saatavissa: http://www.bitbus.org/dnl/compare.pdf [Hodgkinson 2004] Hodgkinson, Geoff 2004 The Industrial Ethernet Book Issue 21/2004 [Viitattu 13.11.2007] Saatavissa: http://ethernet.industrial-networking.com/articles/articledisplay.asp?id=199 [Frevert 2006] Frevert, Günter 2006. The Industrial Ethernet Book Issue 31/2006 [Viitattu 13.11.2007] Saatavissa: http://ethernet.industrial-networking.com/articles/articledisplay.asp?id=1098 [SMAR 2000] SMAR 2000. The Industrial Ethernet Book Issue 4/2000 [Viitattu 13.11.2007] Saatavissa: http://ethernet.industrial-networking.com/articles/articledisplay.asp?id=1098 [Osola 2005] Osola, Kari 2005. Osolan esitysmateriaalit Jaakko Pöyry OY:n käyttämistä kenttäväylistä. [Berge 2006] Berge, Jonas 2006. The Industrial Ethernet Book Issue 34/2006 [Viitattu 14.11.2007] Saatavissa: http://ethernet.industrial-networking.com/articles/articledisplay.asp?id=1352 [Kinsella 2000] Kinsella, Tony & Hirschmann, Richard. The Industrial Ethernet Book Issue 2/2000 [Viitattu 14.11.2007] Saatavissa: http://ethernet.industrialnetworking.com/articles/articledisplay.asp?id=69 23