Field wireless 2011

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Field wireless 2011

  1. 1. Convenção de Vendas 2011 09 e 10 de Maio de 2011 Soluções e Estratégias Wireless ISA100 Tecnologia Wireless Yokogawa 2011 Maxwel Watanabe – maxwel.watanabe@br.yokogawa.com Engenharia de Aplicações – PCI
  2. 2. Page 2 Agenda Visão geral do mercado ISA100.11a, as características e vantagens Soluções de campo wireless da Yokogawa Linha de produtos Site Promocional
  3. 3. Page 3 Agenda Visão geral do mercado ISA100.11a, as características e vantagens Soluções de campo wireless da Yokogawa Linha de produtos Site Promocional
  4. 4. Page 4 Primeiros dispositivos de campo wireless ISA100.11a do mundo
  5. 5. Page 5 Tecnologia Wireless Qualquer nova tecnologia passa por um período de sedimentação, durante o qual seus princípios, limites e contornos, ficam um tanto quanto nebulosos para o mercado. A tecnologia Wireless passou por este momento! O que abrange e o que não abrange? Como é que funciona? Quais são os padrões que regem essa tecnologia? Quais considerações técnicas quanto a implementação?
  6. 6. Page 6 O que é a Tecnologia Wireless? Dispositivos de campo que se comunicam com um sistema central sem a necessidade de fios de interligação. O sistema central recebe as informações dos dispositivos de campo através de um portal (gateway). Em geral as redes wireless em ambientes industriais - do tipo que a ISA está considerando com o seu padrão SP100 – devem dar suporte a diversas aplicações como: Configurador / Operador Móvel Rede de Sensores Monitores de Equipamentos
  7. 7. Page 7 Tecnologias Existentes WirelessHART OneWireless
  8. 8. Page 8 Importância da Padronização – Opinião dos Usários Important / Very Important Not Important at all Not Very Important Ref: ISA InTech Apr 08 82% 13% 5% Necessitamos de uma Padronização Sem sistemas propriétários…
  9. 9. Page 9 Importância da Padronização
  10. 10. Page 10 Importância da Padronização
  11. 11. Page 11 A Norma
  12. 12. Page 12 Padronização!
  13. 13. Page 13 Estratégia - Emerson (1) Estratégia – Impulsionado pelo Wireless HART baseado no protocolo Hart como padrão, chamado “Smart Wireless”. Objetiva ampliar a participação no mercado de instrumentos de campo wireless inicado em 2006 Situação – Produtos baseados no Wireless HART desde outubro de 2008 – Instalado em mais de 1000 sites no mundo – Somente aplicações de monitoração, sem controle – Variedade de portfólio – Parceria com a CISCO para solução Wireless
  14. 14. Page 14 Estratégia - Honeywell (2) Estratégia – “One Wireless”, “XYR6000” e “XYR5000” – Impulsionado pelo ISA100.11a com expansibilidade enquanto os produtos baseados no ISA100 e tem como objetivo expandir o mercado com solução total wireless baseado no MultiNode (Wi- Fi, BackHaul e futura compatibilidade com ISA100.11a) Situação – A Honeywell foram os primeiros a estabelecer o mercado wireless desde 2004 – Foco objetivando compatibilidade com ISA100.11a – Variedade de portfólio OneWireless
  15. 15. Page 15 Estratégia - Yokogawa (3) Estratégia – Iniciou o desenvolvimento de produtos Wireless em 2001 no Japão e dado a inexistência de norma utilizou as definições Wireless HART. – Após um ciclo de testes e desenvolvimento de uma solução totalmente industrial, robustas, baixo consumo e grande disponibilidade migrou para ISA100. Situação – Somente disponibilizou produtos ao mercado internacional após aprovação e publicação da norma internacional ISA100.11a. – Realização de testes e aprovação em cliente da solução para indicação e controle de variáveis.
  16. 16. Page 16 Slogan Yokogawa Wireless ISA100.11a
  17. 17. Page 17 Yokogawa migra de tecnologia Wireless!
  18. 18. Page 18 Divulgação Interna (Sales News)
  19. 19. Page 19 Respeito ao Usuário
  20. 20. Page 20 Agenda Visão geral do mercado ISA100.11a, as características e vantagens Soluções de campo Wireless da Yokogawa Linha de produtos Página promocional
  21. 21. Page 21 Por que nós escolhemos ISA100.11a? O padrão foi conduzido pelos cliente finais – Foco no campo para integração da sala de controle • Coexistência com outros sistemas wireless • Alta segurança Não se limita apenas a monitoração – Permite outros tipos de rede além da topologia Mesh – Cobertura Classe 1 de acordo com o tempo de resposta Planta c/ ampla escabilidade e integridade – Gerenciamento de multi-protocolo – Interoperabilidade com dispositivos de Multi-fabricantes ISA100 WiHART 42% Usuários 33% Fabricantes 25% Outros
  22. 22. Page 22 Sem Padronização WirelessHART
  23. 23. Page 23 ISA100: Muitas Aplicações, Muitos Protocolos Uma única padronização – UMA tecnologia para aprender – UMA tecnologia para manter UM tecnologia para operar UM sistema de segurança para gerenciar UM conjunto de infraestrutura
  24. 24. Page 24 Coexistência com outros sistemas wireless 2010/03/25 Sem interferência na comunicação de dados de outros dispositivos wireless Velocidade de transmissão de 250Kbps c/ banda de frequência de 2.4GHz. Dividir em 16 canais e canal de salto na banda 2405MHz até 2485MHz em cada 10 sec. Lista Negra – Banda de ruído
  25. 25. Page 25 Panorama da Tecnologia Wireless IEEE 802.15.4 •2.4 GHz Banda de Freqüência Livre •Redes em malhas adaptivas •Saltos de Frequências (Frequency Hopping) •Baixo consumo = Proprietary Wireless Networks
  26. 26. Page 26 Padroniza a coexistência da comunicação no espaço. IEEE 802.15.4 Wireless HART e ISA100.11a são baseadas na IEEE 802.15.4
  27. 27. Page 27 Panorama da Tecnologia Wireless
  28. 28. Page 28 O que diz a norma?
  29. 29. Page 29 Avaliação da Planta Proposta Para identificar – Pontos de Medição – Atenuação – Sinais de Rádio – Obstáculos – Otimizações Futuras Itens avaliados – Tempo necessário – Habilidade necessária – Procedimentos documentados – Qualidade da informação – Reprodutibilidade – Ferramenta fácil de usar
  30. 30. Page 30 Estudo da Planta Proposta Para Determinar – Localização dos Gatewas – Localização dos Repetidores – Divisão da banda de Frequência – Instalação da Antena Itens Avaliados – Tempo necessário – Habilidade necessária – Procedimentos Documentados – Ferramenta fácil de usar – Qualidade do planejamento • Operação segura e estável • Fácil de trocar R R GW
  31. 31. Page 31 Segurança do ISA100 Criptografia de Rádio; 128 bit AES 3131 Preparação de dispositivo para aderir a rede – Apenas um dispositivo com uma chave de rede criptografada pode entrar na rede. – Segurança baseada em Padrão de Criptografia Avançada (AES – sigla em inglês). Vazamento de informaçõesSpoofing Falsificação de dados ISA100 - Segurança AES; Sistema de autentificação com algorítimo único de criptografia usando chave de tempo sincronizada
  32. 32. Page 32 Saltos de Freqüência (Frequency Hopping) Entre o transmissor e receptor se estabelece uma seqüência de alterações de canais, de forma a tornar a rede mais resistente a interferências e bloqueios. Estas alterações são fundamentais para garantir maior segurança. Somente o transmissor e receptor sabem qual a seqüência de alteração que será usada. Fica difícil para um intruso interromper, captar ou falsear as comunicações.
  33. 33. Page 33 Saltos de Freqüência (Frequency Hopping)
  34. 34. Page 34 Time division multiple access (TDMA) TDMA é um sistema eficiente de compartilhar o mesmo meio ou espectro Através da atribuição de timeslots, vários usuários podem utilizar a mesma freqüência em diferentes momentos TDMA é usado em conjunto como o sistema de frequency hoping (saltos de freqüência) Também é usado na telefonia móvel (GSM)
  35. 35. Page 35 Divisão do espectro TDMA e FHSS
  36. 36. Page 36 User Merit Requirements ISA100 WiHART Performance do Rádio (Camada Física, MAC) Cobertura do Rádio/ Imunidade do Rádio/ Robustes/ Coexistência Idem Idem IEEE 802.15.4, 2.4GHz, DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), 16ch, CCA (Clear Channel Assessment), Channel hopping, TDMA, Black channel listing Aplicação Controle não crítico/ Cyber securança/ Alta confiança /Redundância /Tempo de downloading Melhor Bom Publishing/P to P/End-End Security /Duocast/Non-routing device/Hybrid DLL Burst/Command & Response Integração com outras redes Endereçamento/ Multi protocolos Melhor Bom IPv6 Address 128bit / (16bi) Object Mapping, Tunneling HART Address 32bit / (6bit) Only HART command Network Scalability Scalability/Sub-network expansion Melhor Bom Multi-subnet Single subnet Simplicidade Custo de Implementação Bom Melhor Complicated, Profiles needed Simple, but limited functions Comparação entre WirelessHART and ISA100
  37. 37. Page 37 Tabela Comparativa entre ISA100 x WirelessHART ISA100 WirelessHART Escalabilidade Toda a planta Local Protocolo Flexivel Não Flexivel Multi-Protocolo somente protocolo Hart Aplicação Monitoração e Monitoração Controle Conectividade Aceitável Não aceitável c/ outras redes Confiabilidade Roteamento fixo Auto-organizado e auto-organizado
  38. 38. Page 38 Atividades para a Padronização APLICAÇÃO Segurança Controle Monitoração WirelessHART
  39. 39. Page 39 Topologia da rede Wireless
  40. 40. Page 40 Topologia da rede Wireless
  41. 41. Page 41 Agenda Visão geral do mercado ISA100.11a, as características e vantagens Soluções de campo Wireless da Yokogawa Linha de produtos Página promocional
  42. 42. Page 42 Solução Total Wireless Yokogawa Benefícios dos sensores Industriais wireless Wireless de campo - Vantagens ISA100.11a - Rápido tempo de resposta - Rede robusta com menos dispositivos wireless Excelência de ativos - Solução PRM e FieldMate - Digital no campo integração total (com fios e Wireless) Evoluindo sua planta com solução digital de campo Vantagens X EPM Vantagens X Honeywell Desempenho do produto comprovado no campo -DPharp melhor desempenho instalado -O primeiro transmissor digital wireless do mundo >Absoluta estabilidade garantida à longo prazo (0,1%/10 anos) > Precisão digital avançada > Multi-sensing YTA > Estabilidade provada no campo
  43. 43. Page 43 1940 1960 1980 2011 Tempo Sistemas Centralizados SDCD/PLCPneumático Painéis “Hardwired” Uso da Tecnologia Retornodo Investimento Novas Tecnologias x Retorno do Investimento
  44. 44. Page 44 Mais benefícios com wireless de campo Yokogawa Solução de cápsula de bateria inovadora – Longa vida útil da bateria – Excelente sustentabilidade Alta velocidade – Monitoração do processo em tempo real com 1 segundo de tempo de atualização Comunicação wireless robusta – Baixa interferência com WIFI – Coexixtência com outras redes wireless Comunicação em longa distância – Rede wireless confiável c/ menos dispositivos 600m 200m 200m 200m EJX Yokogawa fornece a verdadeira solução wireless baseado na ISA100
  45. 45. Page 45 Encaminhamento Automático Se há bloqueios na rota de comunicação definida, é possível assumir rotas auxiliares, e o sistema sempre consegue se ajustar automaticamente. A malha tem inteligencia suficiente para resolver os problemas de rota e colisão de informação. A rede baseada na Wireless Hart não deve se calcar primordialmente em cima dessa facilidade. Tendo em vista a impossibilidade de se criar rotas com endereçamento fixo (IPV6). As informações tem tempos desejados para chegar ao seu destino, a portadora no sistema Wireless Hart e dimensionada sem folgas, o que demanda um maior tempo para se transportar o valor em caso de traçar rotas alternativas (passando a informação de instrumento a instrumento), aumentando também o consumo de energia.
  46. 46. Page 46 Solução única de cápsula de bateria Longa vida útil da bateria – Projeto para ultra-baixo consumo de corrente – Baterias de cloreto de lítio-thionyl tamanho D fornece operação wireless por anos. Excelente sustentabilidade – Compartimento e cápsula de bateria único • Eficiente substituição da bateria no campo, mesmo dentro de uma área classificada. – Resíduos e custos minimizados Usando tecnologia patenteada!
  47. 47. Page 47 Monitoração em alta velocidade EJX YTA Tempo de atualização 1 seg. 5 seg. 10 seg. 1 seg. 10 seg. 30 seg. 6 meses ou mais 2 anos ou mais 4 anos ou mais 1 ano ou mais 6 anos ou mais 10 anos ou mais 1 2 3 4 5 6 7 8(Anos) Tempo de atualização Condições à 23 grC/73 grF 9 10 60 seg. 10 anos ou mais Rápido tempo de atualização! 5 seg. 4 anos ou mais
  48. 48. Page 48 Configuração da rede wireless Tempo de atualização Número de dispositivos <5 segundos Máx. 50 unidades 4 segundos Máx. 40 unidades 3 segundos Máx. 30 unidades 2 segundos Máx. 20 unidades 1 segundos Máx. 10 unidades
  49. 49. Page 49 Robustez do link de comunicação wireless Taxa de erro de pacote O ISA100 podem transmitir os dados mais rápido que WiHART com menos energia Sala blindada Configuração do teste Canal 1: Dados de texto Canal 5: Ping Canal 10: Câmera via web WiFi ISA100 ou WiHART Espectro do teste com WiFi * Ambos os dispositivos do teste para WiHart e ISA100 são produtos Yokogawa. 31% 5,5% WiHARTISA100 Canais configurados na lista negra 5,6 vezes Fonte de ruído: Equipamento WiFi
  50. 50. Page 50 Comunicação à longa distância O ISA100 abrange uma área maior que o WiHART. – A distância de comunicação com ISA100 é 3 vezes maior que com WiHart.
  51. 51. Page 51 Aplicações: Comunicação a longa distância Benefícios da implantação do wireless – Redução de engenharia e comissionamento com a flexibilidade Benefícios da solução da Yokogawa – Rede wireless confiável com menos dispositivos. – Monitoração/controle em tempo real (máx. 1 seg) em área remota. – Melhor desempenho instalado com precisão digital e longa estabilidade. – Solução total wireless.
  52. 52. Page 52 Agenda Visão geral do mercado ISA100.11a, as características e vantagens Soluções de campo Wireless da Yokogawa Linha de produtos Página promocional
  53. 53. Page 53 Portfolio de solução wireless da Yokogawa Gateway OPC Configuração de campo wireless Gerenciador de rede WiFi Modbus/TCP Firewall Gateway SCADA/PAM PCS/PAM Rede Principal de Campo YTA EJX ir Ferramenta de Provisioning Universal EJX
  54. 54. Page 54 Wireless Network topologies ISA100 iNode iNode iNode GW iNode High Speed Redundant wireless backbone iNode TX TX TX Star – high Speed Network iNode TX TX TX TX TX TX Slow speed redundant Mesh
  55. 55. Page 55 Portfolio de produtos com padrão ISA100 Sistema principal: CENTUM, STARDOM, Fast/Tools (SCADA) • Medição e visualização do status do dispositivo • OPC Server para Gateway YFGW Sistema de gerenciamento de ativo, PRM • Gerenciamento de ativo e configuração e monitoração de dispositivos Baseados em DTM Transmissor de pressão wireless série EJX • Pressão manométrica, absoluta e diferencial (multi-medição) • Manifold ou montagem direta • Bateria com vida útil de 10 anos com tempo de atualização de 60 segundos; diagnóstico da capacidade restante da bateria • Certificado para segurança intrínsica ATEX Transmissor de temperatura wireless série YTA • RTD (2-, 3- ou 4-fios), T/C, sinais mV ou Ω (sensor simples) • Bateria com vida útil de 10 anos com tempo de atualização de 30 segundos; diagnóstico da capacidade restante da bateria • Certificado para segurança intrínsica ATEX Gateway (YFGW) com Backbone Router Integrado (BBR) • Cedtificado ATEX tipo N para Zona 2 • Gerenciamento do sistema e segurança Ferramentas de campo wireless • FieldMate é a ferramenta universal para Provisioning • Ferramenta de gerenciamento de rede • Configurador de campo wireless EJX Gateway YTA ir Ferramenta de Provisioning Universal
  56. 56. Page 56 Lançamento de produtos – Fase 1 Hardware – Transmissor de pressão EJXxxxB/L – Transmissor de temperatura YTA510 – Gateway Integrado de Campo YFGW Software – FieldMate R2.02.00 para ISA100.11a • Adicional arquivos DTM para produtos Yokogawa ISA100.11a – FSA110/111 dispositivo para Provisioning R1.01.00 • Inclui licença para YFGW • Inclui mídia DVD de software para YFGW – Configurador de campo wireless (para YFGW) • Inclui licença YFGW • Inclui mídia DVD de software para YFGW – Ferramentas de gerenciamento de campo wireless (para YFGW) • Inclui licença YFGW • Inclui mídia DVD de software para YFGW
  57. 57. Page 57 Linha de Produtos de campo wireless EJX110B/EJX430B/EJX310B Transmissor de pressão diferencial EJX210B Transmissor de pressão diferencial com selo integral YTA510 Transmissor de Temperatura YFGW710 Gateway integrado de campo wireless EJX118B Transmissor de pressão diferencial com selo diafragma remoto EJX510B/EJX530A Transmissor de pressão manométrico e absoluto Servidor OPC para YFGW
  58. 58. Page 58 Kit wireless para testes - Pré-configurado “Kit para testes” para teste de campo em pequena escala e demontração. - Basta abrir a caixa e começar a comunicar e monitorar em tempo real. (max 1 seg. de tempo de atualização) - Monitoração de multi-informações (DP/Temp/SP) Aplicações - Avaliação de laboratório para o cliente - Sistema de instrumentação temporária - Uso de teste para avaliações Item Qtd Notas DAQSTATION 1 Opcional Gateway 1 YTA X Máx. 5 unidades X + Y <=5 EJX Y Fieldmate 1 Opcional (É necessário p/ mudança de parâmetro) Acessórios 1 Cabo LAN 1 x 10 metros CD de backup de dados Manual
  59. 59. Page 59 Novas Aplicações (1) Solução: • Transmissores Wireless Equipamentos Rotativos
  60. 60. Page 60 Novas Aplicações (2) Wireless HART Adaptador Fonte de Alimentação Battery Pack or 24V DC pH/ORP Condutividade Objetos Móveis/ Equipamentos Rotativos Pressão Detector de Gás Temperatura pH/ORP Condutividade Monitoração Ambiental Gas, Vazamento, Corrosão, vibratção, pH/Condutividade, Pressão Temperatura Pressão , Nível, Vazão & Transmissor de Temperatura Expansão da Cobertura de Monitoração Conversão de No Wireless para Wireless Medições Temporárias: Sintonia do Processo, startup, etc
  61. 61. Page 61 Aplicações Alternativas Plataformas FPSO Carregadores de GLP Tanques de Óleo/Gás Tanques flutuantes de GLP (New Technology) Redução Drástica no Peso •Sem cabos e tampões •Sem bandeijas de cabos •Sem caixas de Junções… Rapidez: •Instalação •Comissionamento •Manutenção
  62. 62. Page 62 Configuração sem Fio • Provisioning Configuração do ID da rede e TAG do dispositivo via comunicação infravermelho • Parâmetro de configuração do dispositivo Configuração dos parâmetros dos dispositivos via Gateway (Ethernet com comunicação via driver DTM) Transmissor wireless EJX YOKOGAWA Porta Infravermelho Adaptador USB/IrDA Provisioning via FieldMate através de comunicação infravermelho Wi-HART: Provisioning é realizado pelo YHC com fios.
  63. 63. Page 63 Configurador TBCF-19 The model TBCF-19 package: 1 - ToughBooks Touch Screen CF-19 Laptop Computer (Class I Div II) moisture and dust-resistant LCD, keyboard & touchpad with Windows XP operating system. 2 - FieldMate Advanced – Pre-installed with all Registered DDs and DTMs 3 - BlueTooth Intrinsically Safe ISA100.11a Modem 4 - USB 24VDC Power Supply – for powering a 2-wire field device from the ToughBook
  64. 64. Page 64 Configuração por meio de cabos
  65. 65. Page 65 Agenda Visão geral do mercado ISA100.11a, as características e vantagens Soluções de campo Wireless da Yokogawa Linha de produtos Página promocional
  66. 66. Page 66 Web Site Promocional / Produtos de campo wireless http://www.yokogawa.com/fld/wireless/fld-wireless-01en.htm
  67. 67. Page 67 Web Site Promocional / Tecnologia http://www.yokogawa.com/fbs/fbs-isa100-en.htm Akema Video
  68. 68. Page 68 Obrigado

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