kenttäväyläjärjestelmistä

Kenttäväyläjärjestelmät ovat teollisuusautomaation verkkoja, jotka yhdistävät kenttätason laitteet, kuten sensoreita, toimilaitteita ja mittauslaitteita, ohjelmoitavaan logiikkalohkoon (PLC) tai hajautettuun ohjausyksikköön. Tavoitteena on siirtää laitteiden tuottama tieto sekä ohjauskomennot mahdollisimman luotettavasti ja reaaliaikaisesti, samalla vähentäen johtojen määrää ja helpottaen huoltoa sekä diagnostiikkaa.

Järjestelmät koostuvat fyysisestä kerroksesta, tiedonvälitysprotokollasta ja sovelluskerroksesta. Yleisimmät topologiat ovat bussinomaiset linjavetäjäiset ratkaisut sekä niihin liittyvät hybridit ja runkopohjaiset ratkaisut. Reaaliaikaisuus, deterministisyys ja vikasietoisuus ovat keskeisiä ominaisuuksia kenttäväyläjärjestelmissä.

Tunnettuja esimerkkejä ovat Profibus ja Profinet (Siemens), Foundation Fieldbus (prosessi- ja automaatio), Modbus sekä CAN-bus. Nykyään yleistyvät myös Ethernet-pohjaiset kenttäväylät, kuten EtherCAT, Profinet ja EtherNet/IP, jotka yhdistävät perinteisen kenttäväyläkommunikaation ja standardoitua Ethernet-verkkoa. Näitä käytetään sekä prosessi- että tuotantoteollisuudessa riippuen vaatimuksista, kuten nopeudesta, luotettavuudesta ja laitteistokustannuksista.

Historiaa leimaa siirtyminen point-to-point -kytkennästä yksikkökohtaisten verkkojen kautta kohti integroituja, standardoitua verkkoarkkitehtuureita 1980–1990-luvuilla. Standardointia ovat edistäneet IEC-, ISO- ja ISA-organisaatiot, muun muassa IEC 61158 -perhe ja siihen liittyvät profiilit.

Hyötyinä ovat pienempi sekä helpommin laajennettava johdotus, parempi diagnostiikka ja etävalvontamahdollisuudet sekä parempi järjestelmän synkronointi. Haasteita ovat järjestelmän monimutkaisuus, alku-investoinnit sekä turvallisuus- ja kyberturvallisuusriskit, joita nykyiset ratkaisut pyrkivät hallitsemaan turvallisuusominaisuuksilla ja säännöllisillä päivityksillä.