5G ei uhkaa teollisuuden kenttäväylien suosiota

Wagon Kari Niskanen ja Jarno Luomanpää uskovat langattomien antureiden suosion kasvuun. Kuva Mikko Arvinen
Wagon Kari Niskanen ja Jarno Luomanpää uskovat langattomien antureiden suosion kasvuun. Kuva Mikko Arvinen

Perinteinen Profibus-väyläkaapelointi tekee teollisuudessa hiljakseen tilaa Ethernetille ja IO-linkille. Langattomuudessa asiantuntijat luottavat toistaiseksi enemmän WiFin kuin 5G:n mahdollisuuksiin.

Julkisuudessa on puhuttu viime aikoina runsaasti 5G-tekniikan teollisuusautomaatiolle tarjoamista mahdollisuuksista, kuten robottien etäohjauksesta ja antureiden seuraamisesta mobiiliverkon välityksellä. Monien teollisuusautomaatioalan asiantuntijoiden mielestä Ethernet sopii kuitenkin 5G:tä paremmin teollisuusrobotin ohjaamiseen.

Monet marraskuussa Helsingissä pidetyille Teknologia 19 -messuille osallistuneet asiantuntijat katsoivat myös, että kiinteistön sisäiset langattomat ratkaisut on helpompi toteuttaa WiFillä kuin mobiiliverkolla.

Norwescon jousiliittimet säästävät aikaa ja kustannuksia =>

Teollisuuden automaatioratkaisuihin erikoistuneen Sarlin oy ab:n tuotepäällikkö Timo Kauhasen mielestä automaation ohjausjärjestelmät olisi ylipäätäänkin parasta pitää kiinteistöjen sisällä suljettuina järjestelminä.

– Väylistä kerättyä informaatiota voidaan jalostaa Internetin kautta eteen päin välitettäväksi, mutta minä en päästäisi ketään suoraan netin kautta kiinni yhteenkään laitteeseen muuten kuin vahvasti suojattujen VPN- yhteyksien kautta esimerkiksi huollon tai vikamonitoroinnin yhteydessä, Kauhanen sanoo.

Myös perinteinen, kiinteä kaapelointi puoltaa Kauhasen mielestä hyvin paikkaansa teollisuuden ratkaisuissa.

– Langattomuus lisääntyy antureissa, mutta itse en lähtisi siirtymään vielä puhtaasti WiFi-pohjaisiin väyläratkaisuihin. 5G:stä minulla ei ole vielä mitään tietoa, miksi teollisuudessa pitäisi siirtyä sen käyttöön, Kauhanen sanoo.

Sarlinin langattomassa tärinän ja lämpötilan mittausjärjestelmässä antureiden tiedot lähetetään radiomoduuleilla 2,4 GHz:n taajuudella gatewaylle, joka on liitetty Ethernetiin Modbus TCP -protokollalla. Kuva Sarlin oy.Sarlinin langattomassa tärinän ja lämpötilan mittausjärjestelmässä antureiden tiedot lähetetään radiomoduuleilla 2,4 GHz:n taajuudella gatewaylle, joka on liitetty Ethernetiin Modbus TCP -protokollalla. Langattoman lähetyksen tietoturva on varmennettu paitsi salauksella, myös taajuushyppelyllä ja aikajakokanavoinnilla. Kuva Sarlin oy.

IOT ei edellytä langattomuutta

Teollisuuden automaatioratkaisuihin ja tiedonsiirtoon erikoistuneen UTU Automation oy:n toimitusjohtaja Harri Erkinheimo uskoo langattomien antureiden suosion kasvuun.

– Nykyisessä IOT-maailmassa koneille voidaan antaa ohjeet Android- tai IOS-pohjaisella tabletilla, ja samalla tiedot voi tallentaa pilvipalveluun. Yhä useammissa antureissa on langattomat lähettimet, mutta tiedot saadaan verkkoon myös Ethernet-tason väylistä erilaisilla väylärajapintaratkaisuilla.

5G-tekniikkaa siihen ei hänen mielestään tarvita.

– 5G:stä puhutaan paljon, mutta WiFi on olemassa olevaa tekniikkaa ja sillä saadaan varsin toimivat ratkaisut, Erkinheimo sanoo.

Uudet WiFi 6 -reitittimet tarjoavat korkeilla, 5 GHz:n, taajuusaluilla yhtä hyvän tiedonsiirtokyvyn ja lyhyen vasteajan kuin 5G-verkko, mutta kiinteistön sisäisen WiFi-verkon rakentaminen on todennäköisesti helpompaa, edullisempaa ja nopeampaa kuin oman tukiaseman hankkiminen operaattorilta.

Optimaalisen toiminnan varmistamiseksi lähettimien olisi hyvä olla samassa tilassa vastaanottimien kanssa, sillä nopeat yhteydet mahdollistavat korkeat taajuudet läpäisevät huonosti seiniä ja muita rakenteita. Lisäksi yli 3,5 GHz:n taajuusalueen signaalien kantomatka on vain joitakin satoja metrejä, mikäli lähettimeltä ei ole suoraa näköyhteyttä vastaanottimeen.

Antureita ja tiedonsiirron digitaalisia ratkaisuja valmistavan ja maahantuovan Ifm electronic oy:n myynti-insinööri Mika Lammin mukaan langattomat ratkaisut sopivat moniin käyttötarkoituksiin, mutta kriittiset kohteet on edelleen parasta varustaa kiinteällä kaapeloinnilla.

– Akkuihin ja langattomaan kommunikointiin liittyy aina ylimääräisiä herkkyystekijöitä. Langattomissa ratkaisuissa akkujen kestoa myös pidennetään tyypillisesti sillä, ettei mittaus ole jatkuvaa vaan jaksoittaista, Lammi sanoo.

Ifm electronicin myynti-insinööri Mika Lammi esitteli teknologiamessuilla teollisuuden virtaus- ja paineantureita.
Ifm electronicin myynti-insinööri Mika Lammi esitteli teknologiamessuilla teollisuuden virtaus- ja paineantureita.

IO-Link nopeuttaa tiedonsiirtoa

Teollisuusautomaatiossa pitkään käytetty Profibus-standardi (Process Field Bus) on yhä suosituin ratkaisu teollisuuden kenttäväyläkaapelointiin, mutta yleiskaapelointia hyödyntävät Ethernet-tekniikat ja perinteistä anturisignalointia digitalisoiva IO-Link yleistyvät nopeasti. Monet suuret teollisuusautomaatiovalmistajat tukevat IO-Linkin käyttöä ja kehittämistä.

Mika Lammin mukaan IO-Linkin etuna on, että kaapelointiratkaisut saadaan toteutettua digitaalisina antureille saakka. Yhden Master-yksikön taakse voidaan laittaa useita IO-Link -laitteita.

– Perinteisessä anturikaapeloinnissa anturille menee yksi kaapeli, ja sillä välitetään yksi mittaustieto, mutta digitalisoitu anturi voi mitata esimerkiksi sekä lämpötilaa, painetta että virtausta samanaikaisesti. IO-Linkillä kaikki nämä tiedot voidaan välittää yhdellä kaapelilla, Lammi sanoo.

Lammin mukaan uusista digitaalisista antureista saadaan myös vikadiagnostiikkaa, ja ne osaavat ilmaista vaihtotarpeen joko paikallishälytyksenä tai keskitetysti valvomossa.

– IOT-ratkaisuissa IO-Link mahdollistaa anturidatan lukemisen vaarantamatta prosessin ohjausväylän turvallisuutta. Ifm:n IO-Link-järjestelmissä on ohjausväylästä täysin erotettu IOT-portti, josta voidaan lukea anturidata ja vikadiagnostiikka, Lammi kertoo.

Phoenix Contact oy:n teollisuuselektroniikan ja automaation Business Unit Manager Pasi Suvannon mukaan uudet Linux-pohjaiset logiikat helpottavat pilvipohjaisten ratkaisujen kehittämistä ja mahdollistavat erilaisten väylätekniikoiden käytön.

– Ethernet-pohjaiset kenttäväylät ovat syömässä nopeasti sarjaliikenne-pohjaisten kenttäväylien elintilaa, Suvanto sanoo.

Wago Finland oy:n toimitusjohtaja Kari Niskasen mukaan IO-link on yleistymässä teollisuuden yleisväylänä, mutta toistaiseksi sen markkinaosuus on vielä hyvin pieni.

– Universaali IO-link on helppo integroida laitteisiin. Lisäksi se nopeuttaa esimerkiksi vikojen paikallistamista ja tiedonsiirtoa, Niskanen kertoo.

Mikko Arvinen, teksti ja kuvat

Artikkeli on julkaistu Sähkömaailma-lehden numerossa 1/2020.