Lehti 7-1997 (Kenttäväylät)

Pääteemana kenttäväylät

Kenttäväylän valinta käyttäjän vaikea ratkaisu?
Prosessiautomaatioon soveltuvan yleisen kenttäväylästandardin hyväksyntä tuntuu hakevan edelleenkin omia polkujaan. Eurooppalaiset ja amerikkalaiset näkemykset eroavat toisistaan ja jälleen kaupalliset intressit näyttävät voittavan: standardien hyväksyntä viivästyy ja vastaava laitetekninen kehitys hidastuu. Aikatauluja standardin valmistumiselle ja yleiselle hyväksymiselle on esitetty useaan kertaan. Näyttää siltä ettei kukaan pysty ottamaan niihin varmaa kantaa. Olettaisi, että nykypäivän kiihtyvä rytmi asettaa omia paineitaan edistykselle.

Tosiasia on, että tietyt väylät, joille ei prosessiteollisuudessa löydy juurikaan sovelluksia, ovat voimakkaasti kasvamassa. Vaikka edelleenkin tehdään projekteja paljon perinteisellä tekniikalla, ovat kasvuodotukset kenttäväylätekniikan suhteen suuret. Eräät kenttäväylästandardit ovat saaneet itselleen huomattavia sovellutuksia niin teollisuudessa kuin kiinteistöissä ja ovat muodostumassa de-facto-standardeiksi, osa on jo EN-standardeissa mukana. On myös nähtävissä että ko. väylien sovellutusalueet ja tekniset innovaatiot ovat leviämässä prosessiautomaation alueelle. Prosessiautomaatioon suunnitellut väyläratkaisut vahvistavat asemiaan yleisen standardin viivästymisestä johtuen.

Niinpä tulevaisuudessa näyttää markkinoille jäävän useampia kenttäväyläratkaisuja, osa avoimia ja osa toimittajakohtaisia ratkaisuja. Kenttäväylien ominaisuudet poikkeavat toisistaan; käyttäjän pitäisikin tiedostaa itselleen ratkaisu, joka parhaiten sopii hänen tuotantoprosessiinsa ja tietotekniikkaympäristöönsä. Paras ei välttämättä ole hyvän vihollinen kun otetaan huomioon automaation kokonaisuus niin toiminnan kuin myös käyttökelpoisuuden kannalta. Järjestelmätoimittajat panostavat varmasti edelleenkin kokonaisvaltaisiin tiedonsiirtoratkaisuihin koskien tehtaiden automaatiota sekä tietojärjestelmiä. Täten mahdollisuus "avaimet käteen" -toimitukseen helpottaa kenttäväylän valintaa ja varmistaa toimivuutta. Myös vastuukysymykset tulevat selkeämmiksi.

Se saako asiakas juuri hänen tarpeisiinsa soveltuvan ratkaisun, onkin jo toinen asia. Uusi tekniikka ja avoimuus tuo mukanaan paljon mahdollisuuksia mutta myös velvollisuuksia mm. laite- ja ohjelmistosuunnittelijoille sekä järjestelmäsuunnittelijoille. Laitteiden toimivuus yhdessä (interoperability) ja vaihtokelpoisuus (interchangeability) eivät ole samoja asioita eivätkä ole varma asia aina samankaan kenttäväylän alla. Valittaessa projektiin useampia kenttäväylätekniikoita on myös analysoitava niitä ylläpito- ja päivityskustannuksia joita monien eri ohjelmistojen ja laitteistojen kunnossapito vaatii.

Eri väylien tekniikoiden erot vaikuttavat siihen miten ja missä tietoa käsitellään ja mihin asti automaatiohierarkiassa sitä kannattaa siirtää. Toiminnalliset erot vaikuttavat myös suunnitteluun esimerkiksi jännitesyöttöjen ja toimintojen varmistuksen osalta. Väylissä on eroja, joita täytyy analysoida sovellutuskohteen toimivuuden ja prosessin ominaisuuksien kannalta. Tietyissä sovellutuksissa kenttäväylätekniikka on valmista tekniikkaa. Jos valinta kohdistuu kenttäväylään jonka toimittajatuki on laaja sekä toimituksia paljon, voi olla varma siitä ratkaisun elinkaaren aikana ei tule suuria yllätyksiä. Myös prosessiautomaation alueelta löytyy varmasti rajattuja sovellutuskohteita, joten kannattaa pistää kenttäväylän mahdollisuus harkintaan automaation uudistusten ja laajennusten yhteydessä.

Mauri Mäkelä
AEL

Kenttäväylätekniikka tuo muutoksia automaatioon
Kenttäväylätekniikasta käytävä keskustelu on yleisesti jäänyt tasolle, jossa väitellään eri väyläspesifikaatioista ja niihin liittyvistä standardeista sekä erilaisten ratkaisujen tulevaisuudesta (tai koko kenttäväylätekniikan tulevaisuudesta). Tämä on erittäin tärkeää, kun ollaan harkitsemassa, millaiseen teknologiaan investoidaan. On kuitenkin myös tärkeää huomata, että kommunikointiin liittyvät yksityiskohdat, joista keskustelua usein käydään, ovat itse automaation toimintojen kannalta toisarvoisia. Huomattavasti tärkeämpää olisi miettiä ammattikuntamme keskuudessa itse automaatiosovellusten suunnitteluun ja toteutukseen liittyviä periaatteita sekä niiden merkitystä automaation parissa tehtävän työn ja osaamisvaatimusten kannalta. Kaiken taustalla tulisi pitää mielessä ne laskettavissa olevat taloudelliset hyödyt, joiden perusteella loppukäyttäjä ratkaisunsa tekee. Nämä ovat mielestäni myös hedelmällisempiä tapoja lähestyä aihetta.

Kenttäväylätekniikan parissa toimivat työryhmät ja komiteat ovat todenneet jo toimintansa varhaisessa vaiheessa, että standardoinnin pohjana käytetty OSI-malli ei varsinkaan sovelluskerroksen osalta riitä automaation tarpeisiin, vaan standardointi haluttiin ulottaa varsin pitkälle käyttäjätasolle. Toteutuessaan tällainen käyttäjäkerroksen standardi merkitsee käytännön sovellussuunnittelun ja konfiguroinnin oleellista helpottumista, kun käytössä olisi laiteriippumattomat funktiokirjastot, työkaluohjelmat ja jopa täysin yhdenmukainen käyttöliittymä.

Asialla on kuitenkin myös toinen puoli ja voidaankin kysyä, millaisia nuo uudet standardoidut ympäristöt tulevat olemaan, mitä niillä voi tehdä ja kuinka paljon ne rajoittavat uusien säätöratkaisujen käyttöönottoa. On esitetty, että siirtyminen kenttäväylätekniikkaan merkitsisi säätötekniikan kehittyneempien menetelmäsovellusten kannalta paluuta menneeseen, ensimmäisten hajautettujen järjestelmien aikaan, jolloin kaikkia toimia rajoittivat yksittäisen aseman vaatimattomat laskenta- ja muistiresurssit sekä perin alkeellinen, sovellusten laadinnassa käytetty, lohkokieli. Samankaltaisuus menneen ajan järjestelmien ala-asemien sekä nykyisten ja tulevien älykkäiden kenttälaitteiden välillä onkin varsin ilmeinen. On kuitenkin huomattava, ettei kenttäväylätekniikka välttämättä vaadi kaikkien toimintojen hajauttamista kenttätasolle, vaan erilaiset toiminnot voidaan sijoittaa harkinnan mukaan eri tasoille. Tilanne on siten automaation kokonaisuuden kannalta toisenlainen, kun käytössä on hyvin monentasoisia tietokonelaitteita ja järjestelmän fyysinen ja toiminnallinen ulottuvuus voidaan rakentaa käytännössä kuinka laajaksi tahansa.

Kenttäväylätekniikan merkitystä automaation muutosprosessissa tulee tarkastella näkökulmasta, jossa huomioidaan koko se toimintaympäristö, josta käytetään usein nimitystä informaatiojärjestelmä. Keskeistä tällaisessa järjestelmässä ovat avoimuus, joustavuus sekä vertikaalinen ja horisontaalinen näkyvyys. Standardoitu kenttäväyläteknologia on alun pitäen suunniteltu tukemaan näitä vaatimuksia, joten se voi muodostaa hyvin toimivan osan järjestelmäkokonaisuudesta. Edelleen kenttäväylätekniikan keskeinen peruslähtökohta on ollut aikakriittisten toimintojen luotettavuus ja tarkkuus, joten se soveltuu erityisesti näiden tehtävien toteuttamiseen. Aikakriittisten toimintojen siirtäminen ja hajauttaminen kenttälaitetasolle antaa suuremman vapauden järjestelmän muiden yksikköjen käytölle ja valinnalle.

Näkyvissä onkin automaatiokäytössä usein epäluotettaviksi luokiteltujen PC-koneiden huomattava yleistyminen. PC-koneiden mukana on jo tullut käyttöön laaja kirjo ohjelmistoja, jotka tarjoavat merkittäviä etuja säätöteknisen suunnittelun ja toteutusten integroinnissa. Laajemmassa mielessä kysymys on myös tietotekniikan ja automaation aiempaa tiiviimmästä yhteydestä.

Muutokset toimintatavoissa ja teknologiassa aiheuttavat aivan luonnollisesti vastarintaa. Olimmepa niistä mitä mieltä tahansa ne vaikuttavat joka tapauksessa työhömme ja toimintaamme, joten emme voi ohittaa niitä olankohautuksella tai jäädä passiivisina odottamaan mitä tulevaisuus tuo tullessaan. Rakentavampaa on osallistua aktiivisesti itse toimintaan ja keskusteluun sekä varautua tulevaan ennakkoluulottomasti osaamistaan uudistaen.

Urpo Kortela
Suomen Automaatioseuran kenttäväylätoimikunnan puheenjohtaja

Ari Kukkonen, AKUTEK Oy
Vapaaseen kilpailuun yhteisellä standardilla
Mistä kenttäväylissä on kysymys. Missä ja mistä syistä olemassa olevia 'stanclarcleja' käytetään. Miksi vapaa kilpailu ei sovi kaikille. Mistä saa lisätietoja.

Jorma Hintikka ja Mika Rytky, PohTO
kenttäväylän tuomat muutokset instrumentoinnin dokumentointiin
DEFITRA-projekti, jota Oulun Yliopiston ja POHTO:n kenttäväylätyöryhmä vetää, synnyttää parhaillaan kenttäväyläkoulutusmateria alia eurooppalaisten huippuasiantuntijoiden yhteistyöllä.

Petri Pietarinen, VTT Rakennustekniikka
Rakennus automaation kenttäväylien standardisointitilanteesta vapaaseen kilpailuun
yhteisellä standardilla

Hajautetut väyläpohjaiset järjestelmät ovat yleistymässä rakennusautomaatiossa. Avoimet tiedonsiirtoprotokollat mahdollistavat eri valmistajien laitteiden asentamisen samaan järjestelmään. Euroopassa alan standardisointia tehdääu CEN:in ja CENELEC:in piirissä . Suomessa panostetaan erityisesti LonT alk-protokollan hyödyntämiseen. Rakennus automaation tiedonsiirron eurooppalaiset esistandardit valmistuivat tänä syksynä ja LonTalk on yksi niihin hyväksytyistä tiedonsiirtotavoista.

Hannu Nieminen, Honeywell Oy
Laajoja kenttäväyläasennuksia tehty jo vuosia
Graafisessa teollisuudessa on tehty täysimittaisia kenttäväyläasennuksia jo kohta vuosikymmen. On käytetty parhaita käsillä olevia standardeja ja tehty niillä tuhansien liityntäpisteiden sovelluksia, joissa automaatio sulautuu täysin osaksi ohjattavaa painokonetta.

Peter Fröhlich, IBM Deutschland GmbH ja Martin Müller, Phoenix Contact GmbH
Avointen järjestelmien aika
Tulevaisuuden automaatioratkaisujen on oltava kattavia ja yleiskäyttöisiä. Näissä ominaisuuksissa kiteytyvät käyttäjien odotukset.

Mike Santori, National Instruments:
pienten säätöjärjestelmien toteuttaminen prosessikenttäväylällä
[ei ingressiä]

Lauri Lehtinen
Hajautettu tehonjakelu älykkäillä moottorilähdöillä – "Tehoväylä" Interbusin avulla
 Kun sähkömoottoreita ohjataan suoraan kenttäväylän avulla, säästyy tilaa, aikaa ja materiaalia. Lisäksi järjestelmän muutokset ja laajennukset tapahtuvat erittäin nopeasti.

Älykkäät asennoittimet, hyödyntävätkö ne jo kenttäväyliä?
Seuraavassa on katsaus eräistä markkinoilla olevista säätöventtiilien ja toimilaitteiden älykkäistä asennoittimista. Konfigurointi- ja diagnostiikkatoiminnot perustuvat vielä lähinnä valmistajien omiin liityntäprotokolliin. Liitynnät ylemmän tason automaatiojärjestelmien kenttäväyliin ovat kuitenkin kehitteillä.

ISA*TECH 97 -tapahtuma
ISA-tapahtuma noudatti viime lokakuussa ensimmäistä kertaa uutta konseptiaan. Painopiste oli nyt teema- ja sovelluskohtaisessa teknologiatiedon siirrossa. Vuorovuosin tapahtuma toteutetaan tässä muodossa ja perinteisenä näyttelypainoisena ISA*EXPO -rakenteena.