HART-IP-Grafik-3_smartLink crop

Systemintegrering med tradisjonelle PLS-protokoller vil snart nå sine grenser

HART-IP - Muliggjør optimalisering av aktiva i prosessindustrien

Digitaliseringen av felttjenester i prosessindustrien, den økende betydningen av forutseende vedlikehold og de økende mulighetene i konfigurering av sentraliserte felttjenester i moderne kapitalforvaltningssystemer har banet vei for utvidet bruk av digitale kommunikasjonsprotokoller som feltbuss og HART. Samtidig har WirelessHART blitt etablert over hele verden som den ledende trådløse protokollen for prosessanvendelser. 

Ved iverksetting av WirelessHART-porter eller når man legger til HART multipleksere til en eksisterende infrastruktur, gir HART-IP en ny standardprotokoll som sikrer effektiv integrering. HART-IP muliggjør også enkel integrering av HART-data i applikasjoner for kapitalforvaltning.
 
Prosessindustrien er kjent for å være nølende når det gjelder å ta i bruk ny teknologi. Likevel spår ledende teknologiorganisasjoner som FieldComm Group, ODVA og Profibus & Profinet International en rask økning i bruk av industrielt Ethernet i prosessindustrien. De venter at Ethernet vil brukes i økende grad istedenfor RS485, mens Ethernet-APL vil erstatte 4-20 mA. FieldComm Group (FCG) responderte på denne trenden i 2012 ved å innføre Ethernet-protokollen HART-IP. HART-IP gir muligheten til rask og effektiv integrering av WirelssHART-porter og HART-multipleksere i tradisjonelle kontrollsystemer eller nye prosessanlegg. HART-IP muliggjør også enkel vertikal dataintegrering fra feltenheter til kontrollrommet. HART-protokollen kan kjøres over Ethernet, Wi-Fi eller andre nettverksmedier uten å ofre et detaljert oppsett eller diagnoseinformasjon fra andre nettverk. I tillegg til å levere tilgang til en enhets prosessvariabler støtter protokollen også enhetsparametrisering og avansert diagnostikk. HART-IP vil derfor spille en viktig rolle i aktiveringen av IoT i prosessanlegg.

Utfordring med systemintegrering
Systemintegrering med tradisjonelle PLS-protokoller vil i økende grad nå sine grenser. Tradisjonelle ledningstilkoblede sendere leverer ofte kun én enkelt variabel - prosessverdien. Det er mulig å kartlegge en enkelt variabel pr. enhet fra et PLS- eller RTU Modbus-register for å behandle visualiserings-programvaren. Men enhetene gir vanligvis flere målinger, kontrollsignaler og feedback med opp til fire dynamiske variabler pr. enhet, hver med tilknyttet status. For eksempel kan temperatursendere gi to eller flere temperaturverdier, trykksendere både nåværende temperatur og differensialtrykk, akustikk-sendere både støy- og temperaturverdier, eller vibrasjonssendere ikke bare vibrasjon, men også tall for akselerasjon og temperatur. Kartlegging av alle de dynamiske variablene levert av slike multivariabel-enheter i Modbus-registre eller OPC-grupper og enheter, vil være tidkrevende og kan generere feil. Modbus-registre og OPC-elementer fungerer for prosessvariabler, men passer ikke for programvare for intelligent enhetsbehandling (IDM) som del av et kapital-forvaltningssystem. Men intelligente HART-enheter støtter sentralisert konfigurering samt diagnostisering og batteriovervåkning. En håndholdt feltkommunikator kan brukes til enhetskonfigurasjon og feilsøking, men er uegnet for bruk over et helt anlegg. Programvare for intelligent enhetsbehandling er en bedre løsning for nettverk som dekker hele anlegget.

HART-IP muliggjør enhetskommunikasjon ende-til-ende.
Mens diagnose-data blir viktigere og feltenheter i prosessanlegg mer digitaliserte, skifter en økende mengde brukere og systemleverandører fokus til HART-IP. HART-IP muliggjør komplette og omfattende løsninger for hele anlegget, og i stor grad samspill mellom enhetene og applikasjonene. Protokollene kjører over IP-baserte nettverk som Ethernet og Wi-Fi og fungerer via UDP (User Datagram Protocol) og TCP (Transmission Control Protocol) med IPv4 (Internet Protocol Version 4) eller IPv6. Applikasjonslaget HART-IP er basert på samme kommandoer som 4-20 mA/HART og WirelessHART. I motsetning til seriell dataoverføring kan prosess og IT-data overføres via et felles medium. Et stort adresseområde med et nesten ubegrenset antall deltakere er tilgjengelig som gjør det mulig å skape store nettverk. Videre kan store datamengder overføres effektivt og ulike overføringsmedier (kobber, optiske fibre, radio) kan kombineres.

HART-IP er en applikasjonsprotokoll på høyt nivå som er uavhengig av underliggende medier og fungerer via standard Ethernet (IEEE 802.3), både kobber og fiber, samt Wi-Fi-utstyr (IEEE 802.11). Den passer dermed til bruk både med standard infrastrukturkomponenter som LAN-switcher, routere, aksesspunkter, kabler og stikkontakter. HART-IP kan også bruke eksisterende nettverksstrukturer med overflødige Ethernet-medier samt nett- eller ringtopologier, eller Power over Ethernet (PoE). Ulike hastigheter som 10 Mbit/s, 100 Mbit/s og 1 Gbit/s støttes.

Bruk av IP-basert kommunikasjon gjør det mulig for flere protokoller å dele samme nettverk og protokoll med en spesifikk applikasjon. Derfor samkjøres HART-IP med IT-protokoller og andre industrielle Ethernet-protokoller som HTTP, Ethernet/IP eller PROFINET. Det er ikke noe behov for en dedikert infrastruktur. Bruk av flere klienter og servere støttes også, slik at flere kontrollere og applikasjoner får tilgang til dataene i en eller flere porter og multipleksere i samme nettverk.

HART-IP kan brukes for enheter som bruker Ethernet og for HART-IP-backhaul-nettverk i HART-multipleksere. Den brukes i programvaren for intelligent enhetsbehandling (IDM) som del av et kapitalforvaltningssystem samt i OPC-servere for tilgang til data i 4-20 mA/HART-felttjenester. Spesialiserte applikasjoner som programvare for overvåkning av damp eller maskintilstand bruker allerede HART-IP for tilgang til enhetsdata. I framtiden forventes det at kontrollsystemer og automatiseringsløsninger lar HART passere gjennom HART-IP. HART-IP-enheter for sømløs vertikal integrering i anlegg kan også tenkes. Noen enheter, som strømningsmålere, støtter alt Ethernet.

Men mange enheter i prosessanlegg, f.eks. sendere, analysatorer eller ventiler har ikke Ethernet-forbindelse - heller ikke får de det i uoverskuelig framtid. Disse enhetene vil antakelig fortsatt bruke 4-20 mA/HART, feltbuss eller WirelessHART. HART-IP er ennå ikke klar til å erstatte disse protokollene på enhetsnivå, og passer så langt ikke av mange grunner:

- Kobber-Ethernet har et for begrenset omfang
- Ingen mulighet for strømføring i fiberoptisk Ethernet.
- Power over Ethernet (PoE) har hittil ikke vært en trygg løsning.
- Siden det er tusenvis av sendere og ventiler i et anlegg, vil det store antallet LAN-switcher som må installeres være uøkonomisk.
- Fiberoptisk Ethernet gjør enhetsutskiftning og påfølgende kalibrering upraktisk.
- TCP/IP krever at IT-avdelinger involveres for å sikre cybersikkerhet.

Advanced Physical Layer baner vei for Ethernet i prosessanlegg.
Ethernet Advanced Physical Layer (APL) forventes et gjennombrudd om få år, men bruk av Ethernet på feltnivå kan ta slutt. Istedenfor kan teknologien som benytter 4-20 mA erstattes av rent digitalt totråds Ethernet APL (Advanced Physical Layer). APL er Single Pair Ethernet (SPE) og omgår begrensningene til 4-20 mA. APL beskriver et fysisk lag for Ethernet-kommunikasjonsteknologi som ble spesialutviklet for kravene i prosessindustrien. Ethernet APL ble utviklet ut fra behovet for høyhastighetskommunikasjon over lange avstander, for å levere strøm- og kommunikasjonssignaler via en enkelt totråds kabel og for trygg datadrift i potensielt eksplosjonsfarlige miljøer. Ethernet APL er en del av den mye brukte Ethernet-standarden og ble utviklet spesielt for avansert industribruk. Den er svært robust og svært driftssikker.

Ethernet har lenge vært etablert som standard kommunikasjonsløsning innen informasjonsteknologi. Industrielt Ethernet er det vanlige navnet på varianten som brukes i produksjons-og prosessindustrien. Ethernet APL ble utviklet for å løse en typisk "missing-link". Den utvider Ethernet-kommunikasjon til feltinstrumentering og baner vei for bruk av kommunikasjonsprotokoller som HART-IP, Ethernet/IP og Profinet.

HART-IP forventes brukt hovedsakelig ute i felt. Hvis protokollen brukes innenfor anleggsområdet via en internettforbindelse eller Wi-Fi, må man ty til sikkerhetstiltak for å beskytte data (slik som brannmur, VPNtunnel, Secure Socket Layer (SSL) og fjernautentifisering). Standard krypteringsprotokoller vil fortsatt utvikles, og HART-IP er utviklet for å kunne tilpasses nye versjoner.

Utvide den tradisjonelle automatiseringspyramiden via Namur Open Architecture.
NAMUR Open Architecture er enda en driver som fremmer bruk av HART-IP. Selv om strukturen til den klassiske automatiseringspyramiden er svært sikker, mangler den fleksibiliteten som kreves for bruk av ny teknologi i forbindelse med Industry 4.0-løsninger. Derfor har Namur introdusert begrepet NOA (Namur Open Architecture) for å utvide den eksisterende strukturen med et åpent OPC UA-grensesnitt. Konseptet Namur Open Architecture gir muligheten til å eksportere data fra den tidligere automatiseringsverdenen og videre til systemverdenen for overvåkning og optimalisering slik at basis automatiseringen stort sett ikke påvirkes. Alternativt kan andre kommunikasjonskanaler få direkte informasjon fra eksisterende feltenheter. I lys av dette fokuserer flere og flere brukere og systemleverandører på HART-IP som et ytterligere åpent grensesnitt.

HART-IP støtter Industry 4.0-applikasjoner
HART-IP er det mest passende backhaul-nettverket for komponenter i WirelessHART-porter og HART-infrastruktur siden begge har samme applikasjonslag, noe som fjerner tidkrevende datakartlegging (f.eks. for Modbus eller OPC), som ofte inneholder feil.

HART-IP er lett å bruke fordi det bruker Ethernet-infrastruktur som alt er tilgjengelig på de fleste anlegg. Programvare for behandling av eksisterende intelligente enheter kan oppgraderes til den seneste versjonen som støtter HART-IP og de grunnleggende WirelessHART-portene.

Selv om HART-IP neppe revolusjonerer hele prosessindustrien, vil det gi et betydelig bidrag til å fremme og forenkle utveksling av data og informasjon i prosessanlegg. På denne måten møter man de grunnleggende kravene for iverksettelse av Industry 4.0-applikasjoner.

Med produktet smartLink DP tilbyr Softing en NOA-kompatibel port som henter data fra HART-enheter via PROFIBUS remote-I/O-er og gjør den tilgjengelig via OPC UA i henhold til en partners spesifikasjon. I tillegg gir HART-IP-server integrert i smartLink DP, tilgang til HARTs feltenheter via Ethernet. I framtiden vil man kunne bruke enhver HART-IP-klient, f.eks. Emersons AMS-enhetsbehandler eller ProComSols DecCom Droid Android-appen for å angi parametre, overvåke og evaluere HARTs felttjenester via denne åpne kommunikasjonsstandarden.

Funksjoner innen HART-IP-teknologi:
- Lett å ta i bruk ved bruk av eksisterende Ethernet-infrastruktur
- Standardisert bruk over hele prosessanlegget
- Intelligent enhetsbehandling via Ethernet eller Wi-Fi
- Gir selskapet adgang til enhetsdata og forhåndsdefinert diagnose informasjon og prosessdata uten øvrig krav til kartlegging.
- Støtter proaktiv vedlikeholdsstrategi ved å gi rask tilgang til diagnostikkdata
- Kompatibel med standardkrypterings-protokoller for datatransport

JKF Merking kabinett crop

Har du behov for merking

JFKnudtzen skal kunne gi deg de beste produktene, rådene og mest tidseffektive løsningene. Det er mange grunner til at du skal merke et elektrisk anlegg og andre tilkoblingsenheter. God merking er en forutsetning for et velfungerende anlegg, med hensyn til blant annet tilsyn, testing, reparasjon og endringer.

Les mer
new york

Industriell energieffektivitet er den største muligheten for å begrense klimaendringene

Mange land har ennå ikke tatt grep

Økt bruk av høyeffektive motorer og frekvensomformere kan redusere det globale strømforbruket med 10%. ABB har publisert en studie som kvantifiserer et betydelig energieffektiviserings-potensial i industri og infrastruktur ved å benytte høyeffektive elektromotorer og frekvensomformere. ABB oppfordrer myndigheter og industrien til å akselerere bruken av slik teknologi for å motvirke klimaendringene.

Les mer
Trend trussler crop

Nærmere 130.000 cybertrusler i minuttet gjennom hele fjoråret

Avdekker en kraftig vekst i cyberangrep rettet mot hjemmekontor

IT-sikkerhetsselskapet Trend Micro har sett nærmere på hvordan IT-sikkerheten ble utfordret som følge av pandemien og den påfølgende hjemmekontorbølgen. Trend Micro la nylig frem sin årlige sikkerhetsrapport for fjoråret. I rapporten kommer det blant annet frem at Trend Micro oppdaget hele 126.000 cyber-sikkerhetstrusler i gjennomsnitt per minutt gjennom hele 2020, hvilket tilsvarer en økning på 20 prosent fra 2019.

Les mer
JFKnudtzen forsyning crop

Slik oppnår du en stabil forsyningskjede

Vil vi fremstå som en mer seriøs og en dyktig leverandør

Uansett hvilken bransje man befinner seg i, er en stabil forsyningskjede alltid noe en bedrift burde jobbe for. Vi har snakket med JFKnudtzen, en langvarig kunde hos Dachser Norway, om hvordan selskapet har klart å skape en stabil forsyningskjede. Hvordan oppnår man egentlig en stabil forsyningskjede?

Les mer