Aktuální vydání

celé číslo

02

2021

Systémy pro řízení vodárenských sítí a ČOV

Hladinoměry

celé číslo

Standard WirelessHART z pohledu předních dodavatelů řídicí techniky

Protokol WirelessHART® pro bezdrátovou komunikaci v průmyslu, produkt organizace HART® Communication Foundation (HCF, www.hartcomm.org), všestranně navazuje na úspěch komunikačního protokolu HART® (Highway Addressable Remote Transducer), široce používaného u zařízení komunikujících po kabelech prostřednictvím proudové smyčky 4 až 20 mA. Po vydání definitivní specifikace v září 2007 byl standard WirelessHART jako první svého druhu přijat v březnu 2010 s označením IEC 62591 Ed. 1.0 za mezinárodní a v červnu 2010 s označením EN 62591 za evropskou normu. Vedoucí pracovníci z významných společností dodávajících prostředky pro řízení spojitých technologických procesů měli v této souvislosti vystoupit na tiskové konferenci organizace HCF na průmyslovém veletrhu v Hanoveru v dubnu 2010. Tisková konference se však z důvodu erupce vulkánu na Islandu a následujícího omezení letového provozu nad Evropu nekonala. Pracovníci, kteří jsou současně členy správní rady HCF, tudíž požádali, aby jejich stanoviska byla poskytnuta tisku. Díky laskavosti tiskového oddělení HCF se s aktuálními názory nejpovolanějších na stav a další vývoj v oblasti bezdrátových pojítek pro řízení spojitých technologických procesů mohou v tomto článku seznámit také čtenáři časopisu Automa.
 
Společnost ABB podporuje protokol WirelessHART jako průmyslový standard pro bezdrátové sítě na úrovni provozních přístrojů. Tato podpora spočívá v aktivním vývoji produktů a vyčlenění odpovídajících zdrojů.
 
Společnost ABB se právě chystá uvést na trh produkty podle standardu WirelessHART, které budou podporovat současné obrovské množství instalovaných přístrojů s rozhraním 4 až 20 mA/HART. Doplnění širokého sortimentu přístrojů a systémů značky ABB rozhraním WirelessHART je součástí naší strategie technického rozvoje.
 
Jako významný dodavatel provozních přístrojů pokračujeme v aktivní podpoře jediného standardu pro bezdrátovou komunikaci na úrovni provozních přístrojů, který beze zbytku splní veškeré požadavky našich zákazníků i průmyslu obecně. Aby bylo tohoto cíle dosaženo co možná nejrychleji, společnost ABB věnuje potřebné zdroje a úsilí dalšímu rozvoji standardu WirelessHART i informování komunity koncových uživatelů o jeho přednostech.
 
Uživatelé záhy rozpoznali široké možnosti, které jim v jejich provozech skýtá komunikační protokol HART. Svědčí o tom jejich investice do milionů přístrojů s tímto rozhraním.
 
Při velmi dobrých zkušenostech uživatelů s protokolem HART u přístrojů připojených kabely není žádným překvapením, že protokol WirelessHART – nyní IEC 62591 – je v případě potřeby bezdrátového spojení první, po kterém sáhnou. Za své nadšené přijetí nová metoda v nemalé míře vděčí i způsobu, jakým členové organizace HCF dali stranou své dílčí obchodní zájmy a spolupracovali za účelem vytvořit to, co je důležité pro průmysl jako celek.
 
Výsledkem je skutečně otevřený, interoperabilní standard bezdrátového komunikačního protokolu použitelného nejen při sledování a řízení spojitých technologických procesů, ale natolik univerzálního, že je vhodný i pro úlohy typu sledování vibrací nebo detekce netěsností. Zákazníci společnosti Emerson používají metodu WirelessHART při mnoha různých bezdrátových úlohách již ve více než 1 200 instalací.
 
S tím, jak výrobky podle normy IEC 62591 – WirelessHART dodává stále více výrobců, jsme přesvědčeni, že celé naše odvětví musí i nadále spolupracovat. A to jednak za účelem ochrany investic uživatelů bezdrátové techniky a jednak proto, aby bylo vyslyšeno volání uživatelů po jediném standardu pro bezdrátovou komunikaci společném pro celý obor řízení spojitých technologických procesů. Jsme také přesvědčeni, že při použití aplikačních profilů je možné zdokonalit normu ISA 100.11a a dosáhnout její interoperability. Obou uvedených cílů lze dosáhnout zařazením mezinárodní normy IEC 62591 mezi aplikační profily tvořící součást normy ISA 100.11a pro obor automatizace spojitých technologických procesů.
 
Bezdrátové pojítko je jen částí příběhu. Naši zákazníci i nadále investují do tradiční kabelové techniky s rozhraním HART – stejně jako my. Brzy představíme produkty využívající nové výhodné vlastnosti, které nabízí protokol HART 7. Náš digitální automatizační systém DeltaV již podporuje většinu funkcí protokolu HART 7. Používá k tomu novou řadu produktů S-series s funkcemi „I/O na vyžádání“ (I/O on Demand pozn. red.) a elektronického připojování I/O.
 
Podporujeme jednotné používání metod EDDL (Electronic Device Description Language) a HART v hostitelských počítačích i ověřování shody a registraci přístrojů s rozhraním HART. Proto se také podílíme na kooperačních aktivitách na bázi standardu FDI (Field Device Integration) zaměřených na dosažení jednotného způsobu integrace provozních přístrojů nezávisle na daném hostitelském systému, přístroji a protokolu provozní sběrnice. Zákazníci tak získají obecnou metodu umožňující jim použít libovolný provozní přístroj bez ohledu na komunikační protokol.
 
Protokol HART je úspěšný, protože umožnil dosáhnout úspěchu jeho uživatelům a protože byl po léta rozvíjen tak, aby splňoval jejich měnící se potřeby. Při jeho naposled přidaných funkcích – a při pokračující široké podpoře, kterou si tento protokol HART získal v celém průmyslu – očekáváme, že má před sebou ještě dlouhou a úspěšnou budoucnost.
 
Společnost Endress+Hauser se na metodu HART orientovala velmi brzy, bezprostředně po jejím zavedení jako otevřeného standardu na začátku 90. let minulého století. Rozhraním HART je bez výjimky vybaven veškerý její sortiment provozních přístrojů od hladinoměrů, přes převodníky tlaku, teploty a průtoku až po provozní analyzátory. Nabídku provozních přístrojů s rozhraním HART dále doplňují příslušné systémové komponenty, nástroje pro správu výrobních prostředků a mobilní zařízení.
 
Zákazníci zpočátku nahlíželi na rozhraní HART jako na doplňkovou možnost, sice výrobcem specifikovanou, ale v běžné praxi využívanou jen zřídka. V posledních několika letech však nastala významná změna. Rozhraní HART začalo být vyžadováno a současně funkčně využíváno. Zákazníci poznali, že metoda HART se snadno používá a že je slučitelná s již existujícími postupy běžnými při práci se smyčkou 4 až 20 mA. Metodě HART se otevíraly další a další oblasti využití.
 
Přínosy metody HART při uvádění závodů do provozu jsou od jejích počátků prokázány již při tisícovkách instalací. Uživatelé této metody se postupně stali otevřenějšími a začali od svých dodavatelů řídicích systémů požadovat její dokonalejší podporu. Zjistili, že je třeba, aby doplňkové informace z provozních přístrojů byly dostupné řídicím systémům. Jakmile dodavatelé systémů tuto možnost nabídli, trh reagoval další vlnou zájmu o přístroje s rozhraním HART a příslušné nástroje. V současnosti mají uživatelé přístup k úplné nabídce zařízení s rozhraním HART se všemi možnými funkcemi. Mezníky na cestě k úplné systémové podpoře metody HART jsou podpůrné metody jako DDL (Device Description Language), po ní následující FDT (Field Device Tool) a nejnovější FDI.
 
Vydání normy IEC 62591 současně znamená, že protokol WirelessHART bude v celém oboru spojitých technologických procesů přijat jako požadovaný jednotný standard pro bezdrátovou komunikaci na úrovni provozních přístrojů. Jde o další mezník v úspěšné historii metody HART.
 
Nedávno se objevila další skupina uživatelů se zájmem o metodu HART. Jde o pracovníky odpovědné za údržbu, kteří požadují, aby do jejich automatizovaných systémů pro řízení údržby CMMS (Computerized Maintenance Management System) byly integrovány prediktivní informace o stavu výrobního zařízení. Společnost Endress+Hauser proto iniciovala spolupráci s firmou SAP pro dosažení integrace přístrojů jak do systémů pro správu výrobních zařízení na místě použití přístrojů v závodě u uživatele, např. do systému SAP PM (Plant Maintenance), tak i do softwarového modulu SMP v systému SAP Customer Service u společnosti Endress+Hauser. Tento integrovaný systém bude pomáhat pracovníkům údržby ve výrobních závodech minimalizovat prostoje a snižovat provozní náklady.
 
Inteligentní měřicí přístroje se stanou v plném smyslu slova „chytrými“ zařízeními schopnými vést záznamy o chybách i vydávat upozornění či výstražná hlášení a předávat předzpracované údaje do počítačových programů pro řízení údržby pro potřeby jak konfigurování a správy instalovaných přístrojů, tak i návazných servisních procesů. A naopak program pro řízení údržby může na dálku přistupovat k provozním přístrojům pro objasnění příčin problémů a jejich vyřešení, autonomně nebo s podporou ze strany operátora, a aktualizaci softwaru v přístroji. Výsledkem bude výrazné snížení částek vynakládaných provozovateli spojitých technologických procesů na řízení údržby provozních přístrojů.
 
Metoda HART je klíčovou součástí strategií společnosti Honeywell v oblastech DCS, provozních přístrojů a správy výrobních prostředků. Zde všude se využívají široké možnosti diagnostiky použitím metody HART a otevřené možnosti integrace přístrojů od ostatních výrobců s použitím metody EDDL. Jsme hrdí na náš příspěvek k vývoji referenčního hostitelského zařízení SDC 625 pro metodu HART, které je důležitým počinem organizace Fieldbus Fondation při zdokonalování interoperability mezi hostitelskými stanicemi a provozními přístroji, a těšíme se, že podobně budeme moci přispět také v budoucnu.
 
V našich plánech technického rozvoje počítáme se zavedením protokolu HART 7 a podporujeme snahu zdokonalit interoperabilitu mezi hostitelem a přístrojem cestou registrace zařízení. Projekt FDI slaďuje standardizační úsilí vyvíjené dosud paralelně na několika místech. Společnost Honeywell pokládá za přínosné spojení metod EDDL a FDT do jediného integrovaného systému. Náš nástroj typu Field Device Manager již prokazuje, jak velký význam má bezešvá integrace dvou navzájem se doplňujících metod.
 
Společnost Honeywell, přestože bez výhrad podporuje využití protokolu HART v tradičních kabelových instalacích, současně pokládá za základ normy v oblasti bezdrátových pojítek pro průmysl standard ISA 100.11a. Společnost Honeywell vstoupila na trh s bezdrátovou technikou jako první v roce 2004 a jí postupně instalované přístroje a systémy mají v současnosti odpracováno dohromady více než 500 000 000 provozních hodin.
 
Jsme přesvědčeni, že standard ISA 100.11a lépe než standard WirelessHART respektuje požadavky koncových uživatelů, jimž nabízí interoperabilitu, rozšiřitelnost a ochranu investic v míře požadované od systémů určených k použití v průmyslu.
 
Koncoví uživatelé požadují jedinou normu pro bezdrátová pojítka, která pokryje současně požadavky mnoha rozmanitých úloh. Jsme přesvědčeni, že nejlepší způsob, jak k takové normě dospět, je tento:
  1. Zajistit konvergenci, tj. určit úběžník standardizačního úsilí na základě požadavků koncových uživatelů.
  2. Dosáhnout ochoty dodavatelů ke kompromisní dohodě.
  3. Na základě společně sdíleného postoje zavést otevřenou diskusi mezi akcionáři, koncovými uživateli a výrobci.
  4. Řídit se pocitem naléhavosti, což nám všem umožní rychle dosáhnout očekávaných přínosů.
Standard ISA 100.11a je prvním standardem pro průmyslová bezdrátová pojítka, který vznikl s podporou ze strany koncových uživatelů a byl schválen standardizační organizací v otevřeném, vyváženém a na shodě založeném procesu akreditovaném podle pravidel organizace ANSI. Z předních dodavatelů automatizační techniky se k vývoji produktů podle standardu ISA 100.11a závazně hlásí zejména společnosti Honeywell, Yokogawa, Yamatake a General Electric.
 
Vyzýváme naše kolegy, členy organizace HCF, ke společnému postupu směrem ke kompromisu, který umožní, aby se výkonná síť ISA 100.11a stala rámcem pro jediné spojené řešení. To bude nejlépe vyhovovat požadavkům koncových uživatelů, jak je sestavila pracovní skupina koncových uživatelů ISA 100.12, a poskytne nám všem systém, který bude interoperabilní, rozšiřitelný a perspektivní.
 
Těšíme se na pokračující spolupráci s organizací HCF a uživateli metody HART s cílem umožnit jim nadále využívat přínosy, které jim tato metoda skýtá.
 
Historie metody HART je díky provozovatelům spojitých technologických procesů po celém světě, kteří jen doposud nainstalovali více než 30 milionů přístrojů s rozhraním HART, historií úspěchu. Organizace HCF vždy našla na nové požadavky přicházející od uživatelů správnou odpověď, která byla poté promítnuta do výrobků.
 
Protokol WirelessHART znamená přechod na novou úroveň komunikace v průmyslu. Tři roky po prvních diskusích uvnitř HCF byly na výstavě ISA Expo 2007 představeny několika hlavními výrobci první fungující bezdrátové přístroje. Zpětné informace od stovek uživatelů si našly svou cestu k tvůrcům a následně do konečné podoby standardu WirelessHART. Navrhnout jednoduché, spolehlivé, zabezpečené a interoperabilní bezdrátové pojítko bylo možné jen díky těsné spolupráci členských společností HCF navzájem mezi sebou i s koncovými uživateli sdruženými v pracovní skupině HCF. Není tudíž překvapivé, že do systémů podle standardu WirelessHART – nyní s označením IEC 62591 – investuje mnoho uživatelů, kteří se chtějí podílet na přínosech plynoucích z používání této nové techniky.
 
Společnost Siemens, která podporovala aktivity HCF v této oblasti od samého začátku, uvedla nedávno na trh několik produktů podle standardu WirelessHART. Jsou to softwarový nástroj pro údržbu a diagnostiku (Maintenance and Diagnostic tool), Function Block Library k začlenění systému WirelessHART do řídicího systému Simatic PCS 7, brána, převodník tlaku a adaptér pro WirelessHART.
 
Jsme přesvědčeni, že spolupráce mezi výrobci a uživateli musí pokračovat jako trvalý proces za účelem jak ochrany investic vynaložených uživateli kabelových i bezdrátových přístrojů s rozhraním HART, tak i nabídky nových, ještě dokonalejších produktů. Dobrým příkladem takového přístupu je úspěšné provozní ověření shody přístrojů podle standardu WirelessHART s požadavky uživatelů, shrnutými v dokumentu NAMUR NE 124, které organizace NAMUR nedávno zorganizovala za účasti většího počtu dodavatelů. Výsledkem cenné zpětné vazby jsou zdokonalení ku prospěchu obou stran.
 
Jedním z důležitých hledisek je mít v oboru řízení spojitých technologických procesů jedinou normu pro bezdrátové spojení na úrovni provozních přístrojů. Organizace Profibus International, Fieldbus Foundation a HCF se v roce 2007 smluvně dohodly, že budou v rámci společné skupiny WCT (Wireless Cooperative Team) specifikovat převodníky mezi protokoly WirelessHART, Profibus, Profinet a Foundation Fieldbus. Tím by se mělo zamezit prodlužování současného nežádoucího stavu, kdy dodavatelé i koncoví uživatelé musí podporovat více než jedno bezdrátové komunikační rozhraní. Společnost Siemens se rovněž kloní k myšlence zdokonalit protokol WirelessHART tak, aby existovalo jediné spojené bezdrátové komunikační rozhraní spolu se soustavou převodníků pro připojení tohoto jediného rozhraní k jednotlivým provozním komunikačním sběrnicím.
 
Protože vedle bezdrátových pojítek nadále existují tradiční připojení kabely, budeme dále podporovat použití protokolu HART v tradiční, kabelové verzi – viz náš zcela nový korektor polohy ventilu Sitrans VP300.
 
Pokud jde o integraci provozních přístrojů do hostitelského prostředí, dáváme přednost metodě EDD (Electronic Device Description). Ta je také základem našeho softwarového nástroje Simatic PDM, který poskytuje jednotné uživatelské rozhraní umožňující zákazníkům snadno pečovat o používané provozní přístroje během celého životního cyklu automatizačních systémů.
 
Podporujeme a aktivně tlačíme vpřed vývoj metody FDI, což je první metoda integrace provozních přístrojů použitelná na všech platformách DCS. Na úspěchu metody FDI závisí i úspěch standardu WirelessHART.
[Informace pro tisk, HART Communication Foundation, duben 2010.]
(sk)
 

Sean Keeping – Vice President Technology, ABB (www.abb.com): „Doplnění širokého sortimentu přístrojů a systémů značky ABB rozhraním WirelessHART je součástí naší strategie technického rozvoje.“
 
Mark Schumacher – President and General Manager, Rosemount Pressure Busines, Emerson Process Management
(www.emersonprocess.com): „… celé naše odvětví musí i nadále spolupracovat. A to jednak za účelem ochrany investic uživatelů bezdrátové techniky a jednak proto, aby bylo vyslyšeno volání uživatelů po jediném standardu pro bezdrátovou komunikaci … Obou uvedených cílů lze dosáhnout zařazením mezinárodní normy IEC 62591 mezi aplikační profily tvořící součást normy ISA 100.11a pro obor automatizace spojitých technologických procesů.“
 
Frank Hils – Director Projects and Solutions, Endress+Hauser (www.endress.com): „Vydání normy IEC 62591 současně znamená, že protokol WirelessHART bude v celém oboru spojitých technologických procesů přijat jako požadovaný jednotný standard pro bezdrátovou komunikaci na úrovni provozních přístrojů.“
 
David Eisner – Chief Engineer and Senior Engineering Fellow, Honeywell (www.honeywell.com): „Společnost Honeywell, přestože bez výhrad podporuje využití protokolu HART v tradičních kabelových instalacích, současně pokládá za základ normy v oblasti bezdrátových pojítek pro průmysl standard ISA 100.11a.
 
Hans Georg Kumpfmüller – CEO, Sensors and Communication, Siemens (www.siemens.com): „Společnost Siemens se rovněž kloní k myšlence zdokonalit protokol WirelessHART tak, aby existovalo jediné spojené bezdrátové komunikační rozhraní spolu se soustavou převodníků pro připojení tohoto jediného rozhraní k jednotlivým provozním komunikačním sběrnicím.