FI115079B - Laite pääsyn aikaansaamiseksi käyttölaitteisiin hajautetussa ohjausjärjestelmässä - Google Patents

Description

115079

Laite pääsyn aikaansaamiseksi käyttölaitteisiin hajautetussa ohjausjärjestelmässä

Keksinnön tausta 5 Esillä oleva keksintö kohdistuu käyttölaitteisiin pääsyn aikaansaamiseen hajautetussa ohjausjärjestelmässä. Erityisesti esillä oleva keksintö kohdistuu käyttölaitteisiin pääsyn aikaansaamiseen kauko-ohjaamalla langattomia lähetinvastaanottimia, niiden käyttölaitteiden pääsytoi-10 mintoihin, joihin ei päästä hajautetun ohjausjärjestelmän ohjaimella, ja redundanssin pääsyn aikaansaamiseen kyseisiin käyttölaitteisiin kauko-ohjaamalla langattomia lähetinvastaanottimia .

Tyypillisessä teollisuuslaitoksessa hajautettua 15 ohjausjärjestelmää (DCS, distributed control system) käy tetään ohjaamaan monia laitoksessa suoritettavia teollisia prosesseja. Laitoksessa on tyypillisesti keskitetty ohjauskeskus, jossa on tietokonejärjestelmä, joka käsittää käyttäjän I/O-yksikön, I/O-levy-yksikön ja muita oheis-20 laitteita, kuten tietojenkäsittelytekniikassa on tunnet tua. Tietojenkäsittelyjärjestelmään on kytketty ohjain ja · prosessin I/O-alijärjestelmä.

Prosessin I/O-alijärjestelmä sisältää useita I/O-j1·,. portteja, jotka on liitetty useisiin käyttölaitteisiin 25 laitoksessa. Ohjaustekniikassa tunnetut käyttölaitteet :·. erityyppisiä analyyttisiä laitteistoja, piipaineanturei- >..t ta, kapasitiivisia paineantureita, resistiivisiä lämpöti- » t lailmaisimia, termopareja, venymäliuska-antureita, raja-kytkimiä, on/off-kytkimiä, virtauslähettimiä, painelähet- 0 30 timiä, kapasitanssitasokytkimiä, painoasteikkoja, muutti- ...1 mia, venttiiliasettimia, venttiiliohjaimia, toimielimiä, -;·· solenoideja ja ilmaisinvaloja. Tässä käytettynä termi "käyttölaite" kattaa nämä laitteet, sekä minkä tahansa > muun laitteen, joka suorittaa toiminnon hajautetussa oh- • · « ; 2 i 115079 jausjärjestelmässä ja joka tunnetaan ohjaustekniikan alalla .

Perinteisesti analogiset käyttölaitteet on liitetty ohjauskeskukseen kaksijohtimisien kerrattujen parien vir-5 tasilmukoilla jokaisen laitteen ollessa liitetty ohjaus-keskukseen yhdellä kaksijohtimisella kerratulla parilla. Analogiset käyttölaitteet pystyvät vastaanottamaan tai lähettämään sähkösignaalin määrätyllä alueella. Tyypillisessä rakenteessa on tavallista, että parin kahden johti 10 men välillä on suunnilleen 20 - 25 voltin jännite-ero ja että silmukan kautta kulkee 4-20 milliampeerin virta. Signaalin ohjauskeskukseen lähettävä analoginen käyttölaite moduloi virtasilmukan kautta kulkevaa virtaa virran ollessa verrannollinen ilmaistuun prosessimuuttujaan. Toi-15 saalta analogista käyttölaitetta, joka suorittaa toimen piteen ohjauskeskuksen ohjauksessa, ohjataan silmukassa kulkevan virran suuruudella, jota moduloidaan prosessin I/O-järjestelmän I/O-portilla, jota puolestaan ohjaa ohjain. Perinteiset kaksijohtimiset analogiset laitteet, 20 joissa on aktiivista elektroniikkaa, voivat myös vastaanottaa silmukasta aina 40 milliwatin tehon. Enemmän tehoa • · # • ^ '· vaativat analogiset käyttölaitteet on tyypillisesti lii- tetty ohjauskeskukseen käyttäen neljää johdinta kahden ·*·.. johtimen toimittaessa tehoa laitteelle. Kyseiset laitteet 25 tunnetaan alalla nelijohtimisina laitteina, eivätkä ne ole . teholtaan rajoitettuja, kuten kaksijohtimiset laitteet.

• Toisaalta perinteiset diskreetit käyttölaitteet lähettävät tai vastaavat binäärisen signaalin. Diskreetti-nen käyttölaite toimii tyypillisesti 24 voltin signaalilla 30 (joko AC tai DC) , 110 tai 240 voltin AC-signaalilla tai 5 voltin DC-signaalilla. Diskreettinen laite voi luonnol- ·.! lisesti olla suunniteltu toimimaan minkä tahansa sähköisen , määrittelyn mukaisesti, jonka tietty ohjausympäristö vaa- tii. Diskreettinen oton käyttölaite on yksinkertaisesti ' · “· 35 kytkin, joka joko muodostaa tai katkaisee liitännän oh- 3 115079 J jauskeskukseen, diskreettisen annon käyttölaitteen suorit- taessa toimenpiteen, joka perustuu ohjauskeskuksesta tulevan signaalin esiintymiseen tai poissaoloon.

Historiallisesti perinteisimmillä käyttölaitteilla 5 on ollut joko yksi otto tai yksi anto, joka on suoraan liittynyt käyttölaitteen suorittamaan ensisijaiseen toimintoon. Esimerkiksi perinteisen analogisen resistiivisen lämpötila-anturin ainoa toteuttama toiminto on lähettää lämpötila moduloimalla kaksijohtimisen kerratun parin i 10 kautta virtaava virta, kun taas perinteisen analogisen venttiilin asettimen ainoa toteuttama toiminto on asettaa venttiili auki- ja kiinniaseman välillä, kyseiset asemat mukaan lukien, kaksijohtimisen kerratun parin kautta vir-taavan virran suuruuteen perustuen.

15 Nykyisemmin hajautetuissa ohjausjärjestelmissä on käytetty hybridijärjestelmiä, jotka superponoivat digitaalista dataa virtasilmukkaan. Eräs hybridijärjestelmä tunnetaan ohjaustekniikassa "Highway Addressable Remote Transducer" -järjestelmänä (HART) ja se on vastaava kuin 20 "Bell 202" -modeemimäärittely. HART-järjestelmä käyttää virran suuruutta virtasilmukassa prosessimuuttujan ilmai-semiseksi (kuten perinteisessä järjestelmässä) , mutta myös • · * superponoi digitaalisen kantoaaltosignaalin virtasilmukan !.' signaaliin. Kantoaaltosignaali on suhteellisen hidas, ja « ♦ * t 25 voi aikaansaada toissijaisen prosessimuuttujan päivityksiä taajuudella, joka on noin 2-3 päivitystä sekunnissa. Di-: *· gitaalista kantoaaltosignaalia käytetään yleisesti lähet- v · tämään toissijaista tai diagnostista informaatiota ja sitä ei käytetä toteuttamaan käyttölaitteen ensisijaista oh- · 30 jaustoimintoa. Esimerkkejä kantoaltosignaalin kautta ai- kaansaadusta informaatiosta ovat toissijaiset prosessi-muuttujat, diagnostinen informaatio (sisältäen anturidiag- - · ’ nostiikan, laitediagnostiikan, johdotusdiagnostiikan ja prosessidiagnostiikan), toimintalämpötilat, anturin lämpö- • 35 tila, kalibrointi-informaatio, laitteen ID-numerot, raken- > 4 115079 nemateriaalit, konfiguraatio- tai ohjelmointi-informaatio, jne. Siten yhdellä hybridillä käyttölaitteella voi olla useita otto- ja antomuuttujia ja se voi toteuttaa useita toimintoja.

5 HART-järjestelmä on teollisen standardin ei-omis- tusoikeudellinen järjestelmä. Se on kutenkin suhteellisen hidas. Toiset teollisuusyritykset ovat kehittäneet omis-tusoikeudellisia digitaalisia lähetyskaavioita, jotka ovat nopeampia, mutta kilpailijat eivät tavallisesti käytä näi-10 tä kaavioita tai ne eivät ole niiden käytettävissä.

Äskettäisemmin on Instrument Society of America (ISA) määritellyt uudemman protokollan. Tätä uutta protokollaa kutsutaan yleisesti nimellä Fieldbus, ja siihen viitataan erityisesti termillä SP50, joka on akronyymi 15 "Standards and Practice Subcomittee 50":lle. Fieldbus-protokolla määrittelee kaksi aliprotokollaa. Hl-Fieldbus-verkko lähettää dataa aina taajuudella 31,25 kilobittiä sekunnissa ja aikaansaa tehon verkkoon kytketyille käyttölaitteille. H2-Fieldbus-verkko lähettää dataa taajuudel-20 la aina 2,5 megabittiä sekunnissa, se ei aikaansaa tehoa verkkoon liitetylle käyttölaitteelle, ja siinä on redun-danssi lähetysväline. Fieldbus on ei-omistusoikeudellinen * » · standardi ja se on herättänyt kiinnostusta teollisuudessa.

' Kun ylimääräiset protokollat ja arkkitehtuuri saa- * , 25 vuttavat suosiota teollisuudessa, teollisuus kohtaa suu- * ’ rempia ja suurempia haasteita, jotka sulattavat näitä tek- • < ·’ " niikoita yhteen yhdeksi hajautetuksi ohjausjärjestelmäksi.

I t t V · Esimerkiksi uudemmat laitteet kytketään olemassa olevaan hajautettuun ohjausjärjestelmään. Näissä tilanteissa oh-II* 30 jauskeskuksesta tulevat signaalit voivat odottaa perintei- siä analogisia tai hybridejä tekniikoita, mutta käyttö-' . laitteet voivat olla kytketyt Hl- tai H2-Fieldbus-verk- , koon. Päinvastaisesti teollisuuslaitoksen ohjauskeskus voidaan uudistaa ohjauskeskuksen ottojen ja antojen käsit- : *.: 35 täessä modernin Hl- tai H2-Fieldbusin ja yksittäisten sig- • * * 5 115079 naalien kulkiessa joihinkin vanhempiin analogisiin ja hyb-ridisiin käyttölaitteisiin ja uudempiin Fieldbus-perustai-siin käyttölaitteisiin.

Sen haasteen lisäksi, että useita eri tekniikoita 5 integroidaan yhdeksi hajautetuksi ohjausjärjestelmäksi, uudemmissa käyttölaitteissa on huoltomuodot ja parannetut toiminnot, joihin ei päästä vanhemman ohjausjärjestelmän kautta. Lisäksi, vaikka hajautetun ohjausjärjestelmän kaikki komponentit liittyvät samaan standardiin (kuten 10 Fieldbus-standardiin), yhden valmistajan ohjauskeskuksen laitteisto ei välttämättä pääse toisen valmistajan käyttölaitteiden aikaansaamiin toissijaisiin toimintoihin tai toissijaiseen informaatioon.

Keksinnön yhteenveto 15 Esillä oleva keksintö aikaansaa laitteen ei-redun- danssin toissijaisen pääsyn aikaansaamiseksi käyttölaitteisiin hajautetussa ohjausjärjestelmässä, jossa on ohjauskeskus ensisijaisen pääsyn aikaansaamiseksi käyttölaitteisiin siten sallien kaiken käytettävissä olevan in-20 formaation ja toimintojen toissijaisen pääsyn käyttölaitteissa .

, Esillä oleva keksintö aikaansaa myös laitteen re- . dundanssin langattoman pääsyn aikaansaamiseksi käyttölait- ' teisiin hajautetussa ohjausjärjestelmässä, jossa on oh- • ’ 25 jauskeskus, joka aikaansaa johdoilleen pääsyn käyttölait teisiin siten sallien redundanssin pääsyn käyttölaittei-: ·* siin johdoilleen välineen vikaantumisen tapauksessa.

·,· : Keksinnön ensimmäisessä suoritusmuodossa kussakin käyttölaitteessa on langaton portti ja siihen voidaan *;· 3 0 päästä langattomalla kädessä pidettävällä yksiköllä tai langattomalla päätteellä. Tämän suoritusmuodon eräässä • , rakenteessa langaton portti saa tehonsa ohjausverkosta, ’ johon käyttölaite on liitetty.

Keksinnön toisessa suoritusmuodossa olemassa ole-:*·,· 35 vaan ohjausverkkoon on liitetty käyttömoduuli, jossa on 6 115079 langaton portti. Käyttömoduuli aikaansaa pääsyn langattomasta kädessä pidettävästä yksiköstä tai langattomasta päätteestä (joka voi olla ohjauskeskuksessa) kaikkiin käyttölaitteisiin, jotka on liitetty ohjausverkkoon. Tämän 5 suoritusmuodon eräässä rakenteessa käyttömoduuli saa tehonsa ohjausverkosta, johon se on liitetty.

Keksinnön kolmannessa suoritusmuodossa hajautetussa ohjausjärjestelmässä on silta, joka liittää hajautetussa ohjausjärjestelmässä olevan jakeluverkon yhteen tai useam-10 paan ohjausverkkoon ohjausverkkojen ollessa kytkettyjä käyttölaitteisiin. Silta sisältää myös langattoman portin, joka aikaansaa pääsyn langattomasta kädessä pidettävästä yksiköstä tai langattomasta päätteestä (joka voi olla ohjauskeskuksessa) kaikkiin käyttölaitteisiin, jotka on lii-15 tetty ohjausverkkoihin.

Esillä olevan keksinnön neljännessä suoritusmuodossa silta/muunnin on liitetty kaksijohtimiseen kerrattuun pariin analogisia johtimia, jotka tulevat vanhemmasta ohjauskeskuksesta, joka on suunniteltu ohjaamaan analogisia 20 käyttölaitteita, ja kytkee vanhemman ohjauskeskuksen uudempiin verkkopohjaisiin käyttölaitteisiin. Tämän suori-tusmuodon eräässä rakenteessa silta/muunnin sisältää joh-, dollisen portin, joka on kytketty päätteeseen. Pääte, joka ‘ voi olla sijoitettu ohjauskeskukseen, aikaansaa ohjausjär- • ’ 25 jestelmän operaattoreille pääsyn uudempien verkkopohjais- ‘ ’ ten käyttölaitteiden kaikkiin toimintoihin ja toissijai- “ seen informaatioon, joihin ei päästä ohjauskeskuksen van- * hemmilla analogisilla komponenteilla. Tämän suoritusmuodon eräässä toisessa suoritusmuodossa (joka voi täydentää en-;· 30 simmäistä suoritusmuotoa) sillassa/muuntimessa on langaton ; portti, joka sallii langattoman päätteen tai langattoman , kädessä pidettävän yksikön pääsyn verkkopohjaisiin lait- | teisiin.

i » * 7 115079

Piirustusten lyhyt kuvaus

Kuvio 1 esittää kaaviona tunnetun tekniikan mukaisesti hajautettua ohjausjärjestelmää.

Kuvio 2A esittää kaaviona teollisuuslaitosta, 5 jossa on kaksi hajautettua ohjausjärjestelmää, ja esittää esillä olevan keksinnön kolmea suoritusmuotoa.

Kuvio 2B esittää kaaviona teollisuuslaitosta, jossa on kaksi hajautettua ohjausjärjestelmää, ja esittää esillä olevan keksinnön kolmea suoritusmuotoa.

10 Kuvio 3 esitää kaaviona teollisuuslaitosta, jossa on vanhempi analoginen hajautettu ohjausjärjestelmä, joka on sovitettu jälkeenpäin uudempiin verkkopohjaisiin käyttölaitteisiin, ja esillä olevan keksinnön suoritusmuodon.

( Edullisten suoritusmuotojen yksityiskohtainen ku- | 15 vaus

Kuvio 1 esittää lohkokaaviona tunnetun tekniikan mukaista hajautettua ohjausjärjestelmää (DCS) 10. DCS 10 koostuu ohjauskeskuksesta 12, ohjaimesta 14, diskreetti-sestä/analogisesta I/O-yksiköstä 16, H2-Hl-sillasta 18, ja 20 useista käyttölaitteista, joita edustavat solenoidi 24, kytkimet 26 ja 54, venttiilin asettimet 28, 46 ja 52, lä- ...( hettimet 30, 34, ja 44, prosessianalysaattorit 36 ja 50.

• * , Nämä laitteet edustavat mitä tahansa alalla tunnetun tyyp- • » · ·' pistä käyttölaitetta. Kuviossa 1 on esitetty myös kädessä • " 25 pidettävät yksiköt 38 ja 39, jotka kykenevät pääsemään hybridissä tai Fieldbus-pohjaisessa käyttölaitteessa olevaan informaatioon fyysisen johdinliitännän kautta, ja paikallisen operaattorin/käyttäjän asema 40, joka kykenee antamaan ja vastaanottamaan ohjauskeskustyyppisiä komen- * 30 toja käyttölaitteelle ja käyttölaitteelta, johon se on liitetty fyysisen johdinliitännän kautta.

Ohjauskeskus 12 sisältää tietokoneita, käyttäjän * I/O:n, eri muotoisia datan tallennuslaitteita, ja muita * alalla tunnettuja tietojenkäsittelylaitteita. Ohjauskeskus : 35 12 on kytketty ohjaimeen 14 väylän 20 kautta, joka on tyy- 8 115079 pillisesti omistusoikeudellinen digitaalinen tietoliikenneverkko tai avoin digitaalinen tietoliikenneverkko, joka käyttää omistusoikeudellista protokollaa. Ohjain 14 vastaanottaa useita eri komentoja ohjauskeskukselta 12 ja 5 aikaansaa dataa ohjauskeskukseen 12. i Kuten kuviossa 1 on kuvattu, DCS 10 on hybridi jär- ! jestelmä, joka käsittää kahta erityyppiä olevia käyttö- ! laitteita. Laitteet 24 - 36 ovat perinteisiä, analogisia, diskreettejä ja hybridejä analogisia/digitaalisia laittei-10 ta, joissa laitteen ensisijainen ohjaustoiminto on toteutettu virtaa moduloimalla. Nämä käyttölaitteet on kytketty diskreettiseen/analogiseen I/O-yksikköön 16 kunkin laitteen ollessa liitetty yksikön 16 yksilölliseen kanavaan j yhdellä johdinparilla (ja mahdollisesti kahdella ylimää- j 15 räisellä tehojohtimella perinteisen nelijohtimisen käyttö laitteen tapauksessa). Esimerkiksi solenoidi 24 on kytketty kaksijohtimisen kerratun parin 42 kautta yksikön 16 kanavaan 43.

Perinteiselle analogiselle tai diskreettiselle 20 käyttölaitteelle ainoa tietoliikenne laitteen kanssa tapahtuu moduloimalla tai kytkemällä kaksijohtimisen kerra-: ; : tun parin kautta kulkevaa virtaa virran suuruuden edus- taessa mitattua prosessimuuttujaa (kuten lähettimen ta-j‘. pauksessa) , tai ohjaimen 14 pyytämää toimenpidettä (kuten 25 venttiilin asettimen tai solenoidin tapauksessa). Perin teisillä analogisilla laitteilla on taajuusvaste rajoitettu noin 10 Hz:iin ja ne vastaanottavat tehoa kaksijohtimi- * * * sesta kerratusta parista.

Hybridit analogiset/digitaaliset laitteet toimivat ; 30 vastaavalla tavalla kuin perinteiset analogiset laitteet, , ,· mutta sallivat myös toissijaisen informaation digitaalisen : tietoliikenteen superponoimalla digitaalisen kantoaalto- ,,, ; signaalin kaksijohtimisen kerratun parin kuljettamalle « » . moduloidulle virralle. Eräs tällainen hybridi analoginen/ t t t « » ·, ; 35 digitaalinen järjestelmä tunnetaan alalla nimellä "Highway » » 9 115079

Addressable Remote Transducer" (HART) ja se lähettää dataa vastaavalla tavalla kuin tavanomainen "Bell 202" -määrittelyn mukainen tietokonemodeemi. Yleisesti näiden laitteiden ensisijainen toiminto toteutetaan yhä moduloimalla 5 silmukan kautta kulkevaa virtaa, muuntyyppinen toissijainen informaatio, kuten diagnostinen data, toimintalämpöti-la, tunnistuskoodit, virhekoodit ja toissijaiset muuttujat, lähetettäessä digitaalisesti. Kyseisen tyyppisessä järjestelmässä digitaalinen tietoliikenne on suhteellisen 10 hidasta ollen rajoitettu noin 300 baudiin. Kun huoltohenkilö haluaa testata analogisen laitteen, hänen täytyy tehdä fyysinen liitäntä itse laitteeseen, kuten lähettimeen 30 liitettyyn operaattorin/käyttäjän asemaan 40, tai kaksi johtimiseen kerrattuun pariin, joka johtaa laitteeseen, 15 kuten kädessä pidettävään yksikköön 38, joka on liitetty kaksijohtimiseen kerrattuun pariin, joka johtaa venttiilin asettimeen 28.

Toisaalta laitteet 44 - 54 ovat moderneja verkkopohjaisia digitaalisia käyttölaitteita, joissa kaikki in-20 formaatio lähetetään digitaalisesti kuhunkin laitteeseen ja kultakin laitteelta. Kun monet ohjausjärjestelmän val-mistajat ovat kehittäneet omistusoikeudellisia digitaali-··,·_ siä järjestelmiä, "Instrument Society of America" -järjes- !.' tön "Standards and Practices Subcommittee 50" -komitea on • » • · 1 . 25 kehittänyt ja määritellyt arkkitehtuurin, joka tunnetaan • r 1 ; » | alalla nimellä "Fieldbus". "Fieldbus"-määrittely sisältää : ' kahdentyyppisiä verkkoja, pienempinopeuksisen verkon Hl ja '.1 1 suurempinopeuksisen verkon H2 . Molemmat verkot voivat tu kea monia liitäntöjä yhteen verkkoväylään, päinvastoin 1 30 kuin perinteiset analogiset liitännät, jotka tukevat vain ; yhtä laitetta kaksijohtimista kerrattua paria kohti. Vaik ka esillä olevaa keksintöä on selostettu tässä Fieldbus-. verkkopohjaiseen ohjausjärjestelmään viitaten, muissa suo ritusmuodoissa esillä olevaa keksintöä voidaan käyttää • · · • · · 10 115079 missä tahansa hajautetussa ohjausjärjestelmässä, jossa on verkkopohjaisia käyttölaitteita.

Fieldbus-H2-verkko voi lähettää dataa taajuudella aina 2,5 megabittiä sekunnissa. Lisäksi H2-verkko on re-5 dundanssinen kahden sarjan fyysisiä johdinvälineitä muodostaessa verkon. Jos ensisijainen johdinväline epäonnistuu, DCS käyttää automaattisesti toissijaista johdinväli-nettä. H2-Fieldbus-verkkojen suuren kapasiteetin ja redundanssin johdosta H2-Fieldbus-verkkoja on alettu käyttää 10 jakeluverkkona, joka liittää ohjaimen useisiin jakeluyk-siköihin DCS:ssä. Perinteiset jakeluverkot ovat kuitenkin omistusoikeudellisia verkkoja, jotka käyttävät joko rinnakkaista tai sarjamuotoista tietoliikennettä.

Kuviossa 1 kytkee H2-jakeluverkko 22 ohjaimen 14 15 H2-Hl-siltaan 18, ja omistusoikeudellinen väylä 21 kytkee ohjaimen 14 diskreettiseen/analogiseen i/O-yksikköön 16. Muissa alalla tunnetuissa rakenteissa yksikkö 16 ja silta 18 voidaan kytkeä yhteiseen jakeluverkkoon. Kuten aikaisemmin on selostettu, diskreettinen/analoginen I/O-yksikkö 20 16 sisältää diskreettejä kanavia kunkin kanavan ollessa kytketty yhteen laitteeseen.

, H2-Hl-silta yhdistää omistusoikeudellisen jakelu- verkon 22 kuljettaman datan Hl-Fieldbus-ohjausverkkoihin 45 ja 47. Hl-Fieldbus-ohjausverkko 45 on kytketty lähet- • * » 25 timiin 44, venttiilin asettimeen 46, releeseen 48, ja Hl- ·< n i

Fieldbus 47 on kytketty prosessianalysaattoriin 50, vent-* “ tiilin asettimeen 52 ja solenoidiin 54. Kun Hl-Fieldbus- 1 ’ verkko ei ole redundanssi ja sillä on pienempi datan siir- totaajuus, noin 31,25 kilobittiä sekunnissa, se kykenee 30 aikaansaamaan tehoa laitteisiin, joihin se on kytketty, kun taas H2-Fieldbus-verkko ei kykene. Edellä esitetyistä . syistä Hl-Fieldbus-verkko on ideaalinen lopullisten lii- , täntöjen aikaansaamiseksi yksityisiin käyttölaitteisiin, kun taas H2-Fieldbus-verkko on ideaalinen ohjaussignaalien > » 11 115079 jakamiseksi koko fyysiselle laitokselle, johon DCS on asennettu.

Viime aikoina on esitetty käyttölaitteita, joissa on mikroprosessoreita ja ylimääräisiä toimintoja. Kyseiset 5 "älykkäät" käyttölaitteet kykenevät valvomaan useita pro-sessimuuttujia, suorittamaan useita eri ohjaustoimintoja, suorittamaan kattavaa diagnostiikkaa, ja aikaansaamaan laajan valikoiman erityyppistä tilainformaatiota. Field-bus-määrittely määrittelee useita eri toimintoja, joita 10 eri Fieldbus-käyttölaitteet voivat tukea. Lisäksi monet valmistajat ovat aikaansaaneet toissijaisia toimintoja niiden toimintojen lisäksi, jotka on määritelty Fieldbus-määrittelyssä. Kun eri valmistajien valmistamat Fieldbus-laitteet ovat yhteensopivia siinä määrin, että päästään 15 vain Fieldbus-määriteltyihin toimintoihin, ne eivät ole yhteensopivia toissijaisten toimintojen suhteen. Esimerkiksi yhtiön A valmistama Fieldbus-ohjain ei tavallisesti kykene pääsemään yhtiön B valmistaman Fieldbus-venttiilin asettimen aikaansaamiin toissijaisiin toimintoihin. Siksi 20 teollisuuslaitos, joka käyttää eri valmistajien tuottamia useita Fieldbus-komponentteja, ei kykene hyötymään kaikis-ta eri komponettien aikaansaamista toiminnoista.

Ongelma on pahempi vanhemmissa hajautetuissa oh- • · j.’ jausjärjestelmissä, jotka on suunniteltu käyttämään perin- 25 teisiä analogisia/diskreettisiä ja hybridejä laitteita.

Usein yhtiö haluaa säilyttää investoinnin olemassa olevas- sa asennuksessa, ja sovittaa asennuksen jälkeenpäin uudem- * piin Fieldbus-käyttölaitteisiin. Kyseisessä asennuksessa ohjauskeskus ei edes kykene pääsemään useiden eri laittei-30 den standardoituihin Fieldbus-toimintoihin. Siten on ole- : ’ : massa tarve päästä useiden eri valmistajien aikaansaamiin tt)(; toissijaisiin toimintoihin, sekä standardisoituihin Field- bus-toimintoihin, kun Fieldbus-pohjainen laite on liitetty • · . vanhempaan hajautettuun ohjausjärjestelmään.

• 4 » 12 115079

Kuvio 2 esittää kaaviona teollisuuslaitosta, jossa on kaksi hajautettua ohjausjärjestelmää. DCS 56 koostuu ohjauskeskuksesta 60, ohjaimesta 62, väylästä 64, käyttölaitteesta 66, venttiilin asettimesta 68, lähettimestä 70, 5 prosessianalysaattorista 72, Hl-Fieldbus-ohjausverkosta 74, lähettimestä 76, venttiilin asettimesta 78, solenoidista 80, käyttömoduulista 82 ja Hl-Fieldbus-ohjausverkos-ta 84. DCS 58 koostuu ohjauskeskuksesta 86, ohjaimesta 88, väylästä 90, H2-Fieldbus-jakeluverkosta 94, H2-Hl-sillasta 10 92, lähettimistä 96 ja 100, venttiilin asettimesta 98 ja

Hl-Fieldbus-ohjausverkosta 102. Väylät 64 ja 90 ovat normaalisti omistusoikeudellisia digitaalisia tietoliikenneverkkoja tai avoimia tietoliikenneverkkoja, jotka käyttävät omistusoikeudellista protokollaa. Kuviossa 2 on esi-15 tetty myös pääte 104 ja kädessä pidettävä ohjausyksikkö 110. Pääte 104 on kytketty langattomaan linkkimoduuliin 106, joka puolestaan on liitetty langattomaan lähetinvas-taanottimeen 108. Kädessä pidettävä ohjausyksikkö 110 sisältää langattoman lähetinvastaanottimen 112.

20 Esillä olevan keksinnön kaksi suoritusmuotoa on esitetty DCS-järjestelmässä 56. Ensimmäinen suoritusmuoto on esitetty niillä käyttölaitteilla, jotka on kytketty Hl- 9 IV. Fieldbus-ohjausverkkoon 74. Kukin käyttölaite ohjausver- • · |·/ kossa 74 sisältää langattoman lähetinvastaanottimen. Käyt- 25 tölaite 66 edustaa mitä tahansa ohjausverkkoon 74 kytket- * » · * · tyä yleistä käyttölaitetta ja se sisältää langattoman lä-• hetinvastaanottimen 114. Venttiilin asetin 68 sisältää '·' ’ langattoman lähetinvastaanottimen 116, lähetin 70 sisältää langattoman lähetinvastaanottimen 118 ja prosessianaly-, 30 saat tori 72 sisältää langattoman lähetinvastanottimen 12 0.

: : Kukin langaton lähetinvastaanotin toteuttaa langattoman "'"I Fieldbus-liitännän päätteeseen 104 ja kädessä pidettävään . yksikköön 110 siten sallien pääsyn kunkin käyttölaitteen . toissijaisiin toimintoihin, joihin ohjauskeskus 60 ei pää- !,'· 35 se, sekä aikaansaa huoltohenkilölle vaivattoman pääsyn 13 115079 kuhunkin käyttölaitteeseen, ilman että tarvitsee olla tietoliikenneyhteydessä ohjauskeskuksen kanssa ja hajautetusta ohjausjärjestelmästä riippumattomasti.

Tässä selostetut langattomat Fieldbus-liitännät on 5 toteutettu toissijaisilla langattomilla verkkoporteilla, joita käytetään ensisijaisten verkkoporttien lisäksi, jotka on johdotettu ohjauskeskukseen. Siten verkkopohjaiseen käyttölaitteeseen voidaan vaihtoehtoisesti päästä joko johdotetun liitännän kautta ohjauskeskuksen tai langatto-10 man Fieldbus-liitännän kautta. Päinvastoin monissa tunnetun tekniikan mukaisissa verkkopohjaisissa käyttölaitteissa on redundanssi johdollinen verkkoliitäntä, jota käytetään varmistuksena, jos ensimmäinen liitäntä epäonnistuu. Käyttölaitteeseen ei kuitenkaan yleensä vaihtoehtoisesti 15 päästä ensimmäisellä eikä redundanssilla liitännällä, lukuun ottamatta redundanssin liitännän testaamista. Lisäksi tyypillinen redundanssi liitäntä on reititetty myös oh-j auskeskukseen.

Esillä olevan keksinnön eräs toinen uusi piirre on 20 se, että kuhunkin käyttölaitteeseen kiinnitetty langaton Fieldbus-portti saa tehonsa kuhunkin laitteeseen kiinni-tetyltä johdolliselta Hl-Fieldbus-portilta. Siksi asiakas, ;*/. jolla on Fieldbus-ohjauslaitteisto yhdeltä valmistajalta, !. ' voi liittää käyttölaitteita, joilla on langaton Fieldbus- * . 25 portti (esillä olevan keksinnön mukaisesti), olemassa ole- _* " vaan Hl-Fieldbus-ohjausverkkoon, ja voi päästä kaikkiin ·* “ lisättyjen käyttölaitteiden toimintoihin käyttäen kädessä v : pidettävää yksikköä, jolla on langaton Fieldbus-1inkki, tai päätettä, jolla on langaton Fieldbus-linkki. Koska :· 30 käyttölaitteiden langaton Fieldbus-linkki saa tehonsa ole- massa olevalta Hl-Fieldbus-ohjausverkolta, mitään ylimääräistä johdotusta ei tarvita.

Tässä esitetyt langattomat linkit edustavat mitä tahansa alalla tunnettua langatonta tietoliikennemenetel-: 35 mää sisältäen, mutta ei niihin rajoittuen, langattoman 14 115079 tietoliikenteen radio-, infrapuna-, näkyvän valon ja ult-raäänimuodot.

Esillä olevan keksinnön toinen suoritusmuoto on esitetty laitteilla, jotka on liitetty Hl-Fieldbus-ohjaus-5 verkkoon 84. Lähetin 76, venttiilin asetin 78 ja solenoidi 80 ovat kukin kytketyt ohjausverkkoon 84. Ohjausverkkoon 84 on kytketty myös käyttömoduuli 82, joka sisältää langattoman lähetinvastaanottimen, joka saa tehonsa Hl-Field-bus-ohjausverkosta. Käyttömoduuli 82 muodostaa pohjimmil-10 taan langattoman sillan ohjausverkon 84 ja kädessä pidettävän yksikön 110 tai päätteen 104 välillä, ja sallii yksikön 110 tai päätteen 104 päästä kuhunkin Hl-Fieldbus-verkkoon 84 kytkettyyn laitteeseen. Siten käyttömoduuli 82 sopii ideaalisesti käytettäväksi olemassa olevassa ympä-15 ristössä, jossa on useita Hl-Fieldbus-laitteita eri valmistajilta. Kädessä pidettävä yksikkö 110 ja pääte 104 voidaan helposti ohjelmoida pääsemään kunkin laitteen toimintoihin ohjausverkossa, johon käyttömoduuli on liitetty.

Esillä olevan keksinnön kolmas suoritusmuoto on 20 esitetty DCS-järjestelmällä 58. DCS-järjestelmässä ohjain 88 on kytketty H2-Hl-siltaan H2-Fieldbus-jakeluverkolla 94. H2-Hl-silta yhdistää H2-Fieldbus-jakeluverkon 94 Hl-Fieldbus-ohjausverkkoon 102. H2-Hl-silta sisältää myös toisen Fieldbus-portin, joka on liitetty langattomaan lä-‘ t 25 hetinvastaanottimeen 124, ja on tietoliikenneyhteydessä etäisen laitteen kuten kädessä pidettävän yksikön 110 tai • “ päätteen 104 kanssa. Siten etäinen langaton käyttölaite ',· voi päästä kaikkiin H2-Hl-sillan palvelemiin käyttölait teisiin, kuten lähettimiin 96 ja 100 ja venttiilin aset- ;· 30 timeen 98. Toisissa rakenteissa H2-Hl-sillalle on taval- lista palvella useita Hl-Fieldbus-ohjausverkkoja, missä ' , tapauksessa kaikkiin käyttölaitteisiin, jotka on liitetty

» I

kaikkiin H2-Hl-sillan palvelemiin ohjausverkkoihin, voidaan päästä kauko-ohjatusti.

* * »

I I I

« I

i 15 115079 j Monilla teollisuuslaitoksilla on useita hajautet- j tuja ohjausjärjestelmiä. Käyttämällä langattomia Fieldbus- j i verkkoja huoltohenkilö voi kävellä DCS-järjestelmältä DCS- j Ϊ järjestelmälle yhden ainoan kädessä pidettävän ohjausyksi- i 5 kön kanssa ja päästä kuhunkin DCS-järjestelmään kytkettyi hin käyttölaitteisiin. Koska kädessä pidettävä ohjausyksikkö voidaan ohjelmoida pääsemään kuhunkin käyttölaitteeseen, huoltohenkilö voi päästä eri valmistajien toimittamien laitteiden kaikkiin toimintoihin.

10 Esillä oleva keksintö aikaansaa myös laitteen ja menetelmän redundanssin langattoman pääsyn aikaansaamiseksi käyttölaitteisiin hajautetussa ohjausjärjestelmässä, | siten sallien pääsyn käyttölaitteisiin johdollisen väli- t ! neen, joka liittää käyttölaitteet ohjauskeskukseen vikaan- 15 tumisen tapauksessa. Redundanssia langatonta pääsyä voidaan käyttää useilla tavoilla. Ensimmäiseksi sitä voidaan käyttää hajautetun ohjausjärjestelmän toiminnan jatkumisen sallimiseksi johdollisen välineen vikaantumisen tai huollon tapauksessa. Kuitenkin, vaikka jatkettua toimintaa ei 20 haluttaisi, redundanssi langaton pääsy voi silti olla arvokas prosessimuuttujien valvomiseksi ja ohjaustoimenpi teiden suorittamiseksi, kuten niiden, joita vaaditaan pro- * sessin lopettamiseksi. Tarkastellaan esimerkiksi hajautet-tua ohjausjärjestelmää, johon kohdistuu jonkin lajinen 25 onnettomuus, kuten räjähdys. Räjähdys voi hyvinkin tehdä toimimattomiksi johdolliset välineet, jotka liittävät käyt- • » tölaitteet ohjauskeskukseen. Esillä olevan keksinnön ai-’’ 1 kaansaamaa redundanssia pääsyä käyttämällä ohjauskeskuksen operaattori kykenee silti pääsemään käyttölaitteeseen ha-30 jautetun ohjausjärjestelmän kunnolliseksi lopettamiseksi. ,,,· Operaattori voi havainnoida kriittiset lämpötilat ja pai- t neet, ja säätää tai sulkea venttiilejä ja muita laitteita itti; lopettamisen saattamiseksi loppuun. Käyttölaitteisiin ta- » · . pahtuvan redundanssin johdottoman pääsyn avulla operaat- » 1 » · » • · · • · ·

III

16 115079 tori saattaa kyetä suorittamaan lopettamisen sellaisella tavalla, joka minimoi menetykset.

Kuvio 2B esittää kaaviona teollista laitosta, jolla on kaksi kuvion 2A kanssa vastaavaa hajautettua ohjausjär-5 jestelmää, ja jossa samoilla komponenteilla on samat viitenumerot. DCS 56 kuviossa 2B koostuu ohjauskeskuksesta 60 (joka nyt sisältää päätteen 104, joka on kytketty langattomaan linkkimoduuliin 106, joka puolestaan on liitetty langattomaan lähetinvastaanottimeen 108), ohjaimesta 62, 10 väylästä 64, käyttölaitteesta 66 jne., kuten kuvion 2A yhteydessä on selostettu. DCS 58 kostuu ohjauskeskuksesta 86 (joka nyt sisältää päätteen 103, joka on kytketty langattomaan linkkimoduuliin 107, joka puolestaan on liitetty langattomaan lähetinvastaanottimeen 109), ohjaimesta 88, 15 väylästä 90 jne., kuten on selostettu kuvion 2A yhteydessä .

Kuvion 2B kaksi suoritusmuotoa on esitetty DCS-järjestelmässä 56. Ensimmäinen suoritusmuoto on esitetty niillä käyttölaitteilla, jotka on kytketty Hl-Fieldbus-20 ohjausverkkoon 74. Kukin ohjausverkossa 74 oleva käyttö laite sisältää langattoman lähettimen. Kukin langaton lä-hetinvastaanotin toteuttaa redundanssin langattoman Field- • » · t bus-liitännän päätteeseen 104 siten sallien redundanssin • · !. ‘ langattoman pääsyn kuhunkin käyttölaitteeseen ohjauskes- : , 25 kuksesta 60.

• · · · ·

Kuvion 2B mukaisen keksinnön toinen suoritusmuoto '* on esitetty laitteilla, jotka on liitetty Hl-Fieldbus-oh- V : jausverkkoon 84. Lähetin 76, venttiilin asetin 78 ja sole noidi 80 ovat kukin kytketyt ohjasuverkkoon 84. Ohjaus-30 verkkoon 84 on kytketty myös käyttömoduuli 82, joka sisäl-tää langattoman lähettimen 122, joka saa tehonsa Hl-Field- i * » ’ . bus-ohjausverkosta. Käyttömoduuli 82 muodostaa pohjimmil- • I > i · | taan langattoman sillan ohjasuverkon 84 ja päätteen 104 välillä ohjauskeskuksessa 56, ja sallii päätteen 104 pääs-35 tä kuhunkin laitteeseen, joka on kytketty Hl-Fieldbus-oh- • · • i * 17 115079 jausverkkoon 84. Siten käyttömoduuli sopii ideaalisesti redundanssin langattoman pääsyn aikaansaamiseksi olemassa olevassa ympäristössä, jossa on useita Hl-Fieldbus-lait-teita eri valmistajilta.

5 Kuvion 2B mukaisen keksinnön kolmas suoritusmuoto on esitetty DCS-järjestelmässä 58. DCS-järjestelmässä 58 ohjain 88 on kytketty H2-Hl-siltaan H2-Fieldbus-jakeluver-kolla 94. H2-Hl-silta yhdistää H2-Fieldbus-jakeluverkon 94 Hl-Fieldbus-ohjausverkkoon 102. H2-Hl-silta sisältää myös 10 toisen Fieldbus-portin, joka on liitetty langattomaan lä-hetinvastaanottimeen 124, ja on tietoliikenneyhteydessä etäisen laitteen, kuten päätteen 103, kanssa. Siten ohjauskeskuksessa 86 oleva pääte 103 voi päästä kaikkiin H2-Hl-sillan palvelemiin käyttölaitteisiin, kuten lähettimiin 15 96 ja 100 ja venttiilin asettimeen 98.

Kuvio 3 esittää esillä olevan keksinnön mukaista suoritusmuotoa, joka on sovitettu käytettäväksi vanhemmissa hajautetuissa ohjausjärjestelmissä, jotka on jälkeenpäin sovitettu uudempiin Fieldbus-käyttölaitteisiin. DCS 20 126 sisältää ohjauskeskuksen 128, ohjaimen 130, väylän 132, diskreettisen/analogisen I/O-yksikön 134, sillan/ muuntimen 136, väylän 137, Hl-Fieldbus-ohjausverkot 138 ja V ; 140, solenoidit 142 ja 152, lähettimet 144 ja 148, vent- • V tiilin asettimet 146 ja 150, kädessä pidettävän yksikön { 25 154 ja päätteen 156.

·;·*: DCS 126 edustaa vanhempaa hajautettua ohjausjärjes- telmää, joka on suunniteltu käytettäväksi perinteisten diskreettisten analogisten/diskreettisten ja hybridien käyttölaitteiden kanssa. Päätettä 156 lukuun ottamatta 30 kaikki pisteviivan 158 yläpuolella olevat komponentit / edustavat komponentteja, jotka ovat osa vanhempaa olemassa ;·* olevaa asennusta. Kaikki pisteviivan 158 alapuolella ole- vat komponentit (ja pääte 156) edustavat uudempia Field-;·· bus-komponentteja, jotka on liitetty asennukseen.

» i · 18 115079

Silta/muunnin 136 liittää DCS:N 126 vanhemman osan (pisteviivan 158 yläpuolella olevan) Fieldbus-laitteisiin. Silta/muunnin 136 sisältää useita prosessin I/O-kanavia (kuten kanavan 160) , jotka on kytketty diskreettisen/ana-5 logisen i/O-yksikön 134 vastaaviin prosessin I/O-kanaviin (kuten kanavaan 162) kaksijohtimisilla kerratuilla pareilla (kuten kaksijohtimisella kerratulla parilla 164). Silta/muunnin 136 muuntaa diskreettisen/analogisen i/O-yksi-kön 134 aikaansaaman analogisen, diskreettisen ja/tai hyb-10 ridin informaation digitaaliseksi informaatioksi, joka lähetetään Hl-Fieldbusverkoissa 138 ja 140 oleville laitteille, ja muuntaa verkoissa 138 ja 140 olevilta laitteilta vastaanotetun digitaalisen informaation diskreettisen/ analogisen I/O-yksikön 134 vaatimaksi analogiseksi, disk-15 reettiseksi ja/tai hybridiksi informaatioksi.

Ohjauskeskuksen 128 näkökulmasta Fieldbus-käyttö-laitteet esiintyvät perinteisinä analogisina/diskreettisi-nä ja hybrideinä käyttölaitteina. Siten ohjauskeskus 128 ei voi päästä mihinkään Fieldbus-käyttölaitteiden aikaan-20 saamiin toissijaisiin toimintoihin. Näihin toimintoihin pääsemiseksi sillalla/muuntimella 136 on aktiivinen joh-dollinen Fieldbus-portti 166 ja langaton Fieldbus-portti 168.

• · ' Johdollinen Fieldbus-portti 166 on liitetty Field- * . 25 bus-verkkoon 170, joka puolestaan on liitetty päätteeseen 156. Eräässä suoritusmuodossa pääte 156 sijaitsee ohjaus-: ” huoneessa 128 ja aikaansaa ohjauskeskuksessa oleville ope- ·.· · raattoreille pääsyn kaikkiin Fieldbus-käyttölaitteiden ai kaansaamiin toimintoihin, joihin ei ole pääsyä olemassa 3 0 olevien ohjauskeskuksen komponenttien kautta. Portti 166 ei ole redundanssi portti, vaan pikemminkin se on toissi- • * · ‘ , jäinen portti, joka aikaansaa ohjauskeskukselle pääsyn • · · · kaikkiin Fieldbus-pohjaisten laitteiden aikaansaamiin toimintoihin. Siten ohjauskeskuksen operaattori voi vaihtoeh-35 toisesti päästä Fieldbus-pohjaiseen laitteeseen diskreet- 19 115079 tisen/analogisen I/O-yksikön 134 tai päätteen 156 kautta. Toisaalta redundanssia porttia käytetään varmistuksena, jos ensimmäinen portti vikaantuu. Kuviossa 3 esitetyssä rakenteessa redundanssia porttia ei kytkettäisi ohjauskes-5 kukseen.

Fieldbus-portti 168 on liitetty langattomaan lähe-tinvastaanottimeen 172 siten muodostaen langattoman Field-bus-verkon, joka on vastaava kuin kuviossa 2 esitetyt langattomat Fieldbus-verkot. Kädessä pidettävässä yksikössä 10 154 on langaton lähetinvastaanotin 174 ja se on tietolii- ! kenneyhteydessä Fieldbus-laitteiden 142 - 152 kanssa lan gattoman lähetinvastaanottimen 172 kautta, joka on liitetty sillan/muuntimen 136 langattomaan porttiin 168. Kädessä pidettävän yksikön 154 lisäksi voidaan käyttää päätettä, 15 jossa on langaton linkki (kuten pääte 104 ja langaton linkki 106 kuviossa 2) tietoliikenneyhteyttä varten käyttölaitteiden kanssa, jotka on kytketty siltaan/muuntimeen 136.

Esillä oleva keksintö aikaansaa laitteen toissijai-20 sen pääsyn aikaansaamiseksi käyttölaitteisiin hajautetussa ohjausjärjestelmässä, jossa on ohjauskeskus ensisijaisen pääsyn aikaansaamiseksi käyttölaitteisiin. Modernissa ha-jautetussa ohjausjärjestelmässä, jossa Fieldbus-laitteet on kytketty Fieldbus-ohjauskeskukseen, esillä oleva kek-25 sintö aikaansaa langattoman linkin etäiseen yksikköön, • · kuten kädessä pidettävään laitteeseen tai päätteeseen, jolla on langaton linkki siten sallien huoltohenkilön • ' * ' päästä kuhunkin käytössä olevaan Fieldbus-laitteeseen kau- ko-ohjausyksikön kautta. Koska yhdeltä valmistajalta tule-30 va Fieldbus-ohjauskeskus ei välttämättä kykene pääsemään V toiselta valmistajalta tulevan Fieldbus-laitteen toissi- : jäisiin toimintoihin, kädessä pidettävä yksikkö voi myös aikaansaada vaivattoman tavan päästä eri valmistajien aikaansaamiin toissijaisiin toimintoihin käyttäen yhtä hei- 20 115079 posti ohjelmoitavaa kädessä pidettävää yksikköä tai päätettä .

Esillä oleva keksintö aikaansaa myös laitteen langattoman redundanssin pääsyn aikaansaamiseksi käyttölait-5 teisiin hajautetussa ohjausjärjestelmässä, jossa on ohjauskeskus, jolla on johdollinen pääsy käyttölaitteisiin. Modernissa hajautetussa ohjausjärjestelmässä, jossa Field-bus-laitteet on kytketty Fieldbus-ohjauskeskukseen, esillä oleva keksintö aikaansaa redundanssin langattoman liitän-10 nän päätteeseen, jolla on langaton linkki. Esillä olevan keksinnön mukainen laite sallii pääsyn käyttölaitteisiin johdollisen välineen vikatapauksessa tai välineen ollessa muutoin käyttämättömissä, joka väline kytkee ohjauskeskuksen käyttölaitteisiin johdollisen välineen ollessa ohjaus-15 laitteiden pääsyn ensisijainen tapa.

Eräässä suoritusmuodossa kullakin Fieldbus-pöhjäisellä laitteella on oma toissijainen Hl- tai H2-Fieldbus-porttinsa, joka saa tehonsa Hl-Fieldbus-ohjausverkosta. Tämä suoritusmuoto sallii suurimman joustavuuden, koska 20 mitään hajautetun ohjausjärjestelmän modifikaatiota ei vaadita ja se sopii ideaalisesti uusille laitteille, jotka , tulee lisätä olemassa olevaan Fieldbus-asennukseen. Heti I · it'( kun Hl-Fieldbus-laite on liitetty olemassa olevaan Hl- '· *’ Fieldbus-ohjausverkkoon, laitteeseen voidaan päästä lan- 4 « : *' 25 gattoman kädessä pidettävän yksikön tai langattoman päät- ’·"· teen kautta.

• ’·· Keksinnön eräässä toisessa suoritusmuodossa käyttö- ; moduuli on liitetty olemassa olevaan Fieldbus-ohj ausverk koon. Käyttömoduulilla on langaton Hl- tai H2-Fieldbus-30 portti, joka saa tehonsa Hl-Fieldbus-ohjausverkosta ja aikaansaa pääsyn langattomasta kädessä pidettävästä yksi- ·* köstä tai langattomasta päätteestä kaikkiin Fieldbus-lait- ' 1 # teisiin, jotka on liitetty ohjausverkkoon. Tämä suoritus-• · muoto sopii ideaalisesti hajautettuihin ohjausjärjestel- : 35 miin, joilla jo on Fieldbus-laitteita.

21 115079

Esillä olevan keksinnön vielä eräässä suoritusmuodossa hajautetussa ohjausjärjestelmässä on H2-Hl-silta, jossa yksi tai useampi Hl-ohjausverkko on kytketty Field-bus-laitteisiin, ohjaimeen kytketty johdollinen H2-portti, 5 ja langaton H2- tai Hl-Fieldbus-portti. Langaton Fieldbus-portti sallii langattoman kädessä pidettävän yksikön tai langattoman päätteen päästä kaikkiin Fieldbus-laitteisiin kaikissa H2-Hl-sillan palvelemissa Hl-ohjausverkoissa.

Esillä olevan keksinnön neljännessä suoritusmuodos-10 sa silta/muunnin on liitetty kaksijohtimiseen kerrattuun pariin analogisia/diskreettisiä ja hybridejä johtimia, jotka tulevat vanhemmasta ohjauskeskuksesta, ja kytkee vanhemman ohjaushuoneen uudempiin Fieldbus-laitteisiin. Tässä suoritusmuodossa silta/muunnin aikaansaa Hl- tai H2-15 Fieldbus-portin pääsyn sallimisen Fieldbus-laitteiden toimintoihin, joihin ohjauskeskuksesta ei päästä. Eräässä rakenteessa pääte on liitetty siltaan/muuntimeen johdol-lisen Fieldbus-verkon kautta. Pääte, joka voidaan sijoittaa ohjauskeskukseen, aikaansaa ohjausjärjestelmän ope-20 raattoreille pääsyn kaikkiin Fieldbus-laitteiden toimintoihin. Eräässä toisessa rakenteessa (joka voi täydentää ensimmäistä rakennetta) sillalla/muuntimellä on johdoton Hl- tai H2-Fieldbus-portti, joka sallii langattoman päät- » ' teen tai langattoman kädessä pidettävän yksikön päästä 25 Fieldbus-laitteisiin.

t

Vaikka esillä olevaa keksintöä on selostettu sen edullisiin suoritusmuotoihin viitaten, alan ammattimies • ·’ havaitsee, että muotoon ja yksityiskohtiin voidaan tehdä muutoksia keksinnön hengestä ja puitteista poikkeamatta.

t

1 I

i i i » *

Claims (16)

1. Hajautettu ohjausjärjestelmä, joka käsittää: i ohjauskeskuksen (60,86) hajautetun ohjausjärjes-5 telmän ensisijaisen ohjauksen aikaansaamiseksi; joukon verkkopohjaisia käyttölaitteita (66,72) kullakin verkkopohjaisella käyttölaitteella ollessa ensisijainen verkkoportti; ohjausverkon, (74,84,94) joka on kytketty verkko-10 pohjaisten käyttölaitteiden joukon kunkin verkkopohjaisen I käyttölaitteen kuhunkin (66-72) ensisijaiseen ohjausverkon porttiin; ohjauskeskukseen (60,86) kytketyn ohjaimen (62,88) ensisijaisen pääsyn ohjaamiseksi ja aikaansaamiseksi verk-15 kopohjaisien käyttölaitteiden (66-72) joukon ensisijaisiin toimintoihin; verkon/ohjaimen liitäntälaitteen (92,134,136) ohjausverkon (74,84,94) liittämiseksi ohjaimeen (62,88); tunnettu toissijaisesta pääsylaitteesta (114-120) 20 ei-redundanssin langattoman toissijaisen pääsyn aikaan saamiseksi verkkopohjaisien käyttölaitteiden (66-72) joukon toissijaisiin toimintoihin, ja Y 1 langattoman päätteen (104) tai kädessä pidettävän • · · »' 1 yksikön (110) langattoman pääsyn implementoimiseksi kunkin : ’·· 25 käyttölaitteen (66-72) toissijaisiin toimintoihin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hajautettu oh-. \. jausjär jestelmä, tunnettu siitä, että toissijai- nen pääsylaite käsittää: langattoman lähetinvastaanottimen (114), joka on 30 kytketty verkkopohjaisten käyttölaitteiden (66-72) joukon Y kunkin käyttölaitteen ei-redundanssiin toissijaiseen !’ porttiin.

> • 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen hajautettu oh- Ί jausjärjestelmä, tunnettu siitä, että langaton ; 35 lähetinvastaanotin (114) on kytketty vastaanottamaan tehoa 115079 I 23 J ohjausverkosta (74) ensisijaisen ohjausverkon portin kautta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hajautettu ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että toissijai-5 nen pääsylaite käsittää ohjausverkkoon kytketyn käyttö- moduulin (82) käyttömoduulin käsittäessä ohjausverkkoon (84) kytketyn ensimmäisen verkkoportin;ei-redundanssin toissijaisen portin; ja langattoman lähetinvastaanottimen (112), joka on kytketty ei-redundanssiin toissijaiseen 10 porttiin.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen hajautettu oh- ! jausjärjestelmä, tunnettu siitä, että käyttömo- i duuli (82) on kytketty syöttämään tehoa ohjausverkosta i (84) ensimmäisen verkkoportin kautta.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hajautettu oh jausjärjestelmä, tunnettu siitä, että ohjain (84) on kytketty jakeluverkkoon (94) , ja että verkon/ohjaimen liitäntälaite käsittää sillan informaation lähettämiseksi jakeluverkosta (94) ohjausverkkoon (102) sillan käsit-20 täessä jakeluverkkoon (94) kytketyn ensimmäisen portin; I ohjausverkkoon (102) kytketyn toisen portin; langattoman Ί lähetinvastaanottimen (124); ja kolmannen ei-redundanssin .··.·. portin, joka on kytketty langattomaan lähetinvastaan- ;·, ottimeen (124) . ’ti>; 25

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hajautettu oh- • · jausjärjestelmä, tunnettu siitä, että verkon/oh- \ jaimen liitäntälaite käsittää: ‘ diskreetin/analogisen I/O-yksikön (134), joka kä sittää ohjaimeen (130) kytketyn väylän (137); ja » /’ 30 useita diskreette jä/analogisia I/O-kanavia (162); ,!!·' ja sillan/muuntimen (136), joka käsittää: > » . joukon diskreettejä/analogisia I/O-kanavia (160), ’ 1 * * » jotka on kytketty diskreetin/analogisen I/O-yksikön (134) > # _’! 35 joukkoon analogisia I/O-kanavia (162) ; 24 115079 ei-redundanssin verkkopohjaisen käyttölaitteen pääsyportin (168) pääsyn aikaansaamiseksi verkkopohjaisten käyttölaitteiden (142,152) joukon toimintoihin, joihin ohjaimen (130)kautta ei päästä; ja 5 ohjausverkkoon (138,140) kytketyn ohjausverkon portin.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen hajautettu ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että se edelleen käsittää: päätteen (156); ja johdollisen liitännän (170) 10 päätteen ja sillan/muuntimen (136) ei-redundanssin verkkopohjaisen käyttölaitteen pääsyportin (166) välillä.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen hajautettu ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että se edelleen käsittää: langattoman lähetinvastaanottimen (172), joka on 15 kytketty sillan/muuntimen ei-redundanssin verkkopohjaisen käyttölaitteen pääsyporttiin (168); ja kaukopääsylaitteen (14), jossa on langaton lähetinvastaanotin (174) kauko-oh-jatuksi pääsemiseksi joukkoon verkkopohjaisia käyttölaitteita (142-152).

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen hajau tettu ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että kukin verkkopohjainen käyttölaite (66-72) käsittää ohjaus-laitteen (66-72) ohjaustoiminnon toteuttamiseksi; ensi-• t' sijaisen ohjausverkon portin ensisijaisen ohjauksen pääsyn 25 aikaansaamiseksi verkkopohjaiseen käyttölaitteeseen (66-72); ja ei-redundanssin toissijaisen portin ei-redundans-sin toissijaisen ei-redundanssin pääsyn aikaansaamiseksi .·' : verkkopohjaiseen käyttölaitteeseen.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen hajautettu ·:· 30 ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että *: verkkopohjainen käyttölaite toteuttaa sarjan toimintoja, toissijaisten toimintojen sarjan osajoukkoon päästäessä ei-redundanssin toissijaisen portin kautta ja ei-pääs-täessä ensisijaisen ohjausverkon portin kautta. 35 25 115079

} 12. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen hajau- i j tettu ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että käyttömoduuli (82) helpottaa pääsyä osajoukkoon toissijaisia toimintoja, joita toteuttavat ohjausverkkoon 5 liitetyt käyttölaitteet ohjausverkkoon (84) kytketyn ohjaimen (62) ei voidessa kyseiseen osajoukkoon toissijaisia toimintoja.

13. Patenttivaatimuksen 6 mukainen hajautettu ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että silta (92) 10 helpottaa pääsyä osajoukkoon toissijaisia toimintoja, joita toteuttavat käyttölaitteet, jotka on liitetty oh-jausverkkoon (102) jakeluverkkoon (90) kytketyn ohjaimen (88) ei voidessa päästä osajoukkoon toissijaisia toimintoja.

14. Hajautettu ohjausjärjestelmä, joka käsittää ohjauskeskuksen (60,86) hajautetun ohjausjärjestelmän en- ! sisijaisen ohjauksen aikaansaamiseksi johdollisen välineen kautta; joukon verkkopohjaisia käyttölaitteita (66-72) 20 kullakin verkkopohjaisella käyttölaitteella ollessa ensisijainen verkkoportti; ohjausverkon (74,84,94), joka on kytketty verkko- : pohjaisten käyttölaitteiden (66,72) joukon kunkin verkko- * · pohjaisen käyttölaitteen kuhunkin ensisijaiseen ohjaus-25 verkon porttiin; ohjauskeskukseen (60,86) kytketyn ohjaimen (62,88) ensisijaisen pääsyn ohjaamiseksi ja aikaansaamiseksi verk-·’ * kopohjaisien käyttölaitteiden (66-72) joukon ensisijaisiin toimintoihin; 7* 30 verkon/ohjaimen liitäntälaitteen (92,134,136) : ohjausverkon liittämiseksi ohjaimeen (60, 86); tunnet- ] . t u toissijaisesta pääsylaitteesta (114,120) redundanssin . langattoman pääsyn aikaansaamiseksi verkkopohjaisien . käyttölaitteiden (66,72) joukon samoihin toimintoihin; ja » 35 langattomasta päätteestä (103, 104), joka on 26 115079 kytketty langattomaan linkkiin (106,107) ohjaushuoneessa.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen hajautettu ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että toissijainen pääsylaite edelleen käsittää ensimmäisen langattoman 5 lähetinvastaanottimen (124,172), joka on konfiguroitu aikaansaamaan langaton pääsy joukkoon verkkopohjaisia laitteita (96-100,142-152) ja kaukopääsylaitteen (154), jossa on toissijainen langaton lähetinvastaanotin (174) joukkoon (154) verkkopohjaisia käyttölaitteita kauko-10 ohjatuksi pääsemiseksi ensimmäisen langattoman lähetinvastaanottimen (124,172) kautta.

16. Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen hajautettu ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että toissijainen pääsylaite käsittää kaukopäätteen (156), joka 15 on konfiguroitu aikaansaamaan ei-langaton pääsy joukkoon verkkopohjaisia laitteita. | • · · • · · • · · « « · • » « » • · » f » · * · · * · · » t * » * · I 27 115079