Post on 12-Jul-2016
description
Jaap Westeneng
Slide 1
03/06/2010
Draadloze technologie
en sensor netwerken
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 2
03/06/2010
Onderwerp
Een opkomende technologie in de industrie zijn de draadloze
sensor netwerken (WSN).
Draadloze netwerken zijn reeds aan de orde van de dag zoals
WiFi, Bluetooth en GSM en hebben zich op hun gebied al
reeds bewezen. Ze blijken echter over onvoldoende
betrouwbaarheid te beschikken om gebruikt te worden voor
procesbewaking en in de toekomst voor procesbesturing.
Echter vanwege de strengere eisen aan de sensor netwerken in
de procesindustrie zijn nieuwe WSN standaarden ontwikkeld
om de betrouwbaarheid, robuustheid en redundantie sterk te
verbeteren.
WSN = Wireless Sensor Networks
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 3
03/06/2010
Verschillende draadloze toepassingen
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 4
03/06/2010
Global wireless networks (WAN)
• Wereldwijde draadloze data
acquisitie, transmissie en bewaking
• Laag vermogen
• Batterij voeding
• GSM
• GPRS 55,6 kBit/s
• UMTS 1,8 MBit/s
Verschillende draadloze technologieën
Wireless Local Area Networks
(WLAN)
• Verbind PLC, DCS, PC, etc.
• Hoge snelheid: 11 – 108 MBit/s
• Bereik: binnen tot 40 m, buiten tot
300 m
• Hoog vermogen
Wireless Sensor Networks (WSN)
• Lokale draadloze data acquisitie,
transmissie en bewaking
• 250 kBit/s
• Bereik: binnen 60 tot 100 m,
buiten tot 400 m
• Laag vermogen,
batterij ontwerp
Personal Area Networks (PAN)
• Lokaal draadloos mobiel gebruik,
b.v. Field Xpert met Bluetooth
• Bluetooth snelheid 723,2 kBit/s
• Bereik: binnen 10 m
• Hoog vermogen
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 5
03/06/2010
Wireless I/O
• Vaste of batterij apparaatvoeding
• Draadloze in - en uitgangen
• Primaire signaal overdracht
(Geen additionele informatie)
Verschillende draadloze concepten
Wired I/O (Referentie)
• Vaste apparaatvoeding
• Vaste in - en uitgangen
• Primaire signaal overdracht
(HART optioneel)
Wire– and Powerless SmartCom
• Batterij apparaatvoeding
• Draadloze in - en uitgangen
• Alleen HART signaal overdracht
Wireless SmartCom
• Vaste apparaatvoeding
• Vaste en draadloze in - en uitgangen
• Primair + HART signaal overdracht
4-20 mA
4-20 mA4-20 mA
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 6
03/06/2010
Focus van draadloze sensor netwerken
ISA(Comprehensive Concept Usage classes of wireless data networks.)
NAMUR
Class
Class 5: Logging, down- or uploading (no immediate operational
consequence)
Class 3: Open loop control (human in the loop)
Class 0: Emergency action (always critical)
Class 4: Alerting (Short-term operational
consequence)
C –
Monitoring
Class 2: Closed loop supervisory control (usually non-critical)
Class 1: Closed loop regulatory control (often critical)B –
Control
A –
Safety
Classificatie van draadloze sensor netwerken
Import
ance
of m
essa
ge
tim
elin
e in
crea
ses
Uit onderzoek blijkt dat 50% tot 75% van alle meetpunten niet kritisch zijn
en alleen gebruikt worden voor het monitoren van het proces
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 7
03/06/2010
Belangrijke criteria voor keuze van draadloos concept
Reikwijdte
Voeding
Obstakels
Uitleesfrequentie
Classificatie
Meetwaarden en of diagnostiek
Coëxistentie
Veiligheid
Topologie
Systeem integratie
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 8
03/06/2010
Een open standaard is essentieel voor acceptatie
WirelessHART Fieldgate
WirelessHART Adapter
WirelessHARTNetwork
Ieder HART of 4-20
mA apparaat
HTTP
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 9
03/06/2010
WirelessHART is ideaal voor proces automatisering
Geen expert kennis nodig voor het opzetten van het netwerk
Maas netwerk technologie: zelforganiserend
en herstelend eenvoudig op te zetten
Bereik: binnen tot 100 m,
buiten tot 400 m
Data encryptie en
authenticatie voor privacy
Hoogste energie-efficiëntie
met behulp van state-of-the-art
communicatietechnologie
Licentievrije 2,4 GHz met
frequentie hopping voor
coëxistentie met WLAN, enz.
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 10
03/06/2010
Praktische draadloze toepassingen
Additionele proces informatie
voor bewaking en optimalisatie
Toegang tot bewegende
en mobiele apparatuur
Kost effectief en flexibel toevoegen
van nieuwe meetpunten
Tijdelijke en verplaatsbare installaties
Kost efficiënte tank - en silo installaties
Toegang krijgen tot afgelegen gebieden
en overwinnen van hindernissen
Aanpassen van installaties voor beheer van productie middelen
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 11
03/06/2010
Praktische toepassingen voor Wireless Sensor Networks
Process
optimization
Inventory
management
Plant asset
management
Monitoring of …
Equip
ment
S
tock
Pro
cess
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 12
03/06/2010
Draadloze proces optimalisatie
Verbinding via Ethernet ofRS485 met OPC of Modbus
Verhoog het inzicht in uw proces…
1. Voor een verhoogde en efficiënte
afhandeling, meer output met minder
input, b.v. minder energie
2. Verhogen van doorzet of flexibiliteit
3. Verminderen van afval en emissies
SCADA softwareCost-efficient installation
Sub-optimal process
Add sensors easily
Monitor and optimize
Fast and flexible inst.
Proces waarden
Mobile installation
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 13
03/06/2010
Voordelen van draadloze proces bewaking
Voeg nieuwe meetpunten toe zonder
kost intensieve en jarenlange project
Toegang tot bewegende componenten en
mobiele apparatuur (b.v. draai
trommeloven, drogers, vulmachines,
bewegende meet opstellingen etc.)
Voeg eiland automatisering toe
tot plant historian of vervang
eenvoudige meters.
Tijdelijke en
verplaatsbare
installaties
Mobile installation
Cost-efficient installation
Sub-optimal process
Add sensors easily
Monitor and optimize
Fast and flexible inst.
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 14
03/06/2010
Draadloze tank en silo bewaking
Tweevoudige benadering…
1. Verlaag uw beheerskosten door betere
afstemming in uw leveringsketen
2. Versterk uw klantenbinding door het
ontsluiten van actuele voorraad
informatie uit tanks en silos ter
ondersteuning van het logistieke proces
Inventory Management software e.g. SupplyCare
Cost-efficient installation
Verbinding via Ethernetmet OPC
Mobile installation
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 15
03/06/2010
Voordelen van draadloze tank en silo bewaking
Schaalbaar, uitbreidbaar, kost effectief en
snel te monteren
Eenvoudige overbrugging van obstakels
zoals straten, rivieren of spoorwegen
Vervang handmatige metingen of
aflezingen van manometers om de
nauwkeurigheid te vergroten
Verbeteren van de
veiligheid en
arbeidsomstandigheden
Cost-efficient installation
Mobile installation
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 16
03/06/2010
Draadloos Plant Asset Management
Bewaken van kritische productie
middelen om…
1.Reduceren van directe onderhoudskosten en
ongeplande dure proces onderbrekingen
2.Zeer efficiënte integratie van sensoren en
actuatoren in diagnostische systemen
3.Beschermen van kritieke installatie onderdelen,
bijvoorbeeld een reactor
Cost-efficient installation
Connectie via Ethernet met DTM of DD technologie
Sub-optimal process
Add sensors easily
Monitor and optimize
Fast and flexible inst.
Retrofit of installed
field devices
Con
trol
4-20 mA only
Plant Asset Management software, FieldCare
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 17
03/06/2010
Voordelen van draadloos Plant Asset Management
Het integreren van kritische
installatie onderdelen, bijvoorbeeld
kleppen, pompen, filters, enz.
zonder kost intensieve en de
jarenlange projecten
Bewaken van proces variabelen die
een overzicht bieden van de
gezondheidstoestand
Tijdelijke en verplaatsbare
metingen
Bypass van niet-transparante
systemen of installaties
om toegang te krijgen
tot diagnose informatie
Sub-optimal process
Add sensors easily
Monitor and optimize
Fast and flexible inst.
Cost-efficient installation
Retrofit of installed
field devices
Con
trol
4-20 mA only
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 18
03/06/2010
Endress+Hauser’s portfolio bestaat uit 3 componenten
WirelessHART Fieldgate
WirelessHART Adapter
Alle componenten zijn gebaseerd op WirelessHARTom interoperabiliteit te waarborgen
+ +
DTM/DD
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 19
03/06/2010
Interface adapter communiceert HART en meet 4-20 mA.
Adapter is geschikt voor ALLE HART en 4-20 mA apparaten
Een adapter voor alle HART apparaten
dP / P TL
Router voor
draadloos
netwerkKlepstandstellers(alleen diagnose, omdat er
geen HART commando bestaat voor sturen van een positie)
Draadloze technologie en sensor netwerken
Jaap Westeneng
Slide 20
03/06/2010
Alle installatie mogelijkheden zijn afgedekt:
Veelzijdige inzet van de adapter met batterij
3. Optie
Apparaat wordt extern
gevoed door voeding of
4-20 mA stroomkring
1. Optie
Apparaat
wordt gevoed
door batterij.
4-20 mA
2. Optie
Zonder apparaat
als Router.