Ethernet-APL:n käyttöönotto teollisessa sinkinjalostuksessa

Prosessimetallurgian ja raskaan teollisuuden jalostuslaitokset vaativat reaaliaikaista näkyvyyttä prosessiparametreihin sekä kenttäinstrumenttien kuntoon suunnittelemattomien seisokkien vähentämiseksi ja läpimenon optimoimiseksi. Vuosikymmenten ajan tuotantolaitokset ovat tukeutuneet analogiseen 4–20 mA -viestiin HART-protokollalla tai perinteisiin kenttäväyläverkkoihin. Vaikka nämä teknologiat ovat luotettavia, niiden asettamat kaistanleveysrajoitukset estävät syvällisen digitaalisen diagnostiikan hyödyntämisen ja vaativat kalliita manuaalisia toimenpiteitä laitoksen vaativissa olosuhteissa. Käytössä olevan kenttäkaapeloinnin ja ohjausverkkojen täydellinen korvaaminen aiheuttaisi kuitenkin kestämättömiä tuotantokatkoksia ja huomattavia investointikustannuksia. Prosessi-instrumentoinnin modernisointi edellyttääkin siirtymäpolkua, joka tuo nopean digitaalisen liitettävyyden kenttälaitteisiin ilman koko laitosautomaation purkamista ja uusimista.

 

Arkkitehtuuri ja fyysisen kerroksen modernisointi

Boliden Kokkola, merkittävän suomalaisen sinkinjalostuslaitoksen operaattori, ratkaisi nämä haasteet ottamalla käyttöön Ethernet Advanced Physical Layer (Ethernet-APL) -kenttälaitteita, jotka liitettiin olemassa olevaan ABB Ability System 800xA -automaatiojärjestelmään. Yhteistyössä Pepperl+Fuchsin kanssa toteutettu asennus edustaa yhtä teknologian varhaisimmista teollisen mittakaavan käyttöönotoista Suomessa.

 

Käyttöönotto integroi Ethernet-APL-laitteiston olemassa olevien Profibus PA -kenttäinstrumenttien rinnalle samalle automaatioalustalle. Poistamalla tarpeen koko infrastruktuurin uusimiselle verkkorakenne mahdollistaa suuren kaistanleveyden kenttälaitteiden vaiheittaisen käyttöönoton tavanomaisten huoltoseisokkien aikataulussa.

 

Keskitetty kenttänhallinta ja laitteiden telemetria

Sekä perinteisten että nopeiden kenttälaitteiden valvontaan Kokkolan asennuksessa hyödynnetään ABB Ability Field Information Manager -ohjelmiston pilottiajoa. Suoraan System 800xA -arkkitehtuuriin ja Ethernet-APL-verkkoon integroitu hallintatyökalu yhtenäistää konfiguroinnin, valvonnan ja parametroinnin työnkulut eri tiedonsiirtoprotokollien välillä.

 

Tämä yhtenäinen näkymä tuo reaaliaikaisen prosessidatan ja yksityiskohtaisen diagnostiikan suoraan kenttälaitteista päävalvomoon. Kunnossapitohenkilöstö voi havaita instrumenttien heikkenemisen, anturien ryöminnän ja venttiilien kulumisen varhaiset merkit etänä. Tekemällä diagnosoinnin suoraan valvontaympäristöstä laitos vähentää asentajien manuaalisia tarkastuskierroksia vaativissa tuotantoympäristöissä ja luo perustan keskitetylle etävalvonnalle.

 

Infrastruktuurin pitkän aikavälin skaalautuvuus

Kokkolan hanke jatkaa ABB:n ja Bolidenin välistä automaatiokumppanuutta, joka käynnistyi vuonna 2014 hopeantalteenottolaitoksen rakentamisen yhteydessä. Välivuosina System 800xA -ohjausinfrastruktuuri on laajentunut koko sinkkisulaton alueelle. Koska järjestelmä tarjoaa natiivin protokollatuen Profibus-, Profinet- ja Ethernet-APL-standardeille sekä kolmansien osapuolten järjestelmille, se sallii uuden sukupolven digitaalisten standardien toimia rinnakkain asennetun kenttälaitteiston kanssa omaisuuserien useiden vuosikymmenten elinkaaren ajan.

 

Lisätietoa
Tässä osiossa esitellään teknisiä tietoja ja vertailuja, jotka eivät sisältyneet alkuperäiseen tuotejulkistukseen.

 

Ethernet-APL määrittelee parannetun fyysisen kerroksen, joka perustuu IEEE 802.3cg (10BASE-T1L) -yksipariselle Ethernet-määrittelylle. Se tarjoaa 10 Mbps:n täysdupleksitiedonsiirron ja virransyötön yhden kierretyn parikaapelin kautta. Toisin kuin perinteiset Profibus PA- tai Foundation Fieldbus H1 -arkkitehtuurit — joiden siirtonopeus on 31,25 kbps — Ethernet-APL kasvattaa tiedonsiirtokaistaa yli 300-kertaiseksi. Tämä nopeushyppy mahdollistaa suuren tiheyden diagnostiikan, laitekonfigurointiparametrien ja monimuuttujaisten anturiryhmien jatkuvan tiedonsiirron heikentämättä reaaliaikaisia säätöpiirejä.

 

Fyysinen määrittely sisältää luonnostaan vaarattoman rakenteen standardin IEC TS 60079-47 mukaisen 2-Wire Intrinsically Safe Ethernet (2-WISE) -määrityksen kautta, mikä sallii asennuksen tilaluokkien 0, 1 ja Division 1 räjähdysvaarallisiin tiloihin. Ethernet-APL tukee jopa 1 000 metrin runkoverkkotopologioita (trunk) tilaluokassa 1 / Division 2 ja jopa 200 metrin haaroituskaapeleita (spur) tilaluokkaan 0 / Division 1. Lisäksi, koska fyysinen kerros noudattaa standardia IEEE 802.3 Ethernetiä, se siirtää teollisuuden natiiveja Ethernet-sovellusprotokollia — kuten PROFINET, EtherNet/IP ja OPC UA — suoraan kenttäinstrumentille asti, mikä madaltaa perinteistä automaatiopyramidia ja poistaa välissä olevien protokollamuuntimien tarpeen.

 

Toimittanut Romila DSilva, Induportalsin toimittaja, tekoälyn avustuksella.

www.abb.com