Kenttäväylien hyödyntäminen voimalaitosten ohjausjärjestelmissä

Abstract

Tässä diplomityössä on tutkittu eri kenttäväylätekniikoita, sekä niiden hyödyntämisellä saatavia taloudellisia ja teknisiä etuja Finreilan tuotevalikoimaan kuuluvien prosessilaitosten ohjausjärjestelmissä. Työssä on vertailtu laitosautomaation toteutuskustannukset sekä perinteisellä että kenttäväyliä hyödyntävillä ohjausjärjestelmillä. Kustannukset on huomioitu läpi koko projektin, sähkösuunnittelusta laitoksen käyttöönottoon. Markkinoilla on tänä päivänä useita, erityyppisiä väyläratkaisuja. Väyläratkaisujen tarpeen ja niille asetettujen vaatimuksien selvittämiseksi esitellään työssä ensin ohjausjärjestelmien rakenne, yleisimmät kenttälaitteet sekä tiedonsiirron kerrosmalli. Kenttäväylätekniikasta esitellään perusrakenteet ja –komponentit, standardointi sekä kaupalliset kenttäväyläsovellukset. Kustannusten ja suunnitteluprosessin painotusten selvittämiseksi suunnitellaan esimerkkilaitokseen ohjausjärjestelmä, hyödyntäen kenttäväylätekniikkaa. Vertailua varten on haettu tiedot vuonna 1998 perinteisellä automaatiolla toteutetun laitoksen kustannuksista Finreila Oy:n taloushallintajärjestelmästä ja projektiaineistosta. Kenttäväylätoteutuksen kustannusarviot perustuvat laitetoimittajien tarjouksiin, sähkö- ja automaatiosuunnittelijoiden haastatteluihin sekä saatuihin käyttökokemuksiin kenttäväylistä. Työ on laadittu siten, että sitä voidaan käyttää yrityksen uusien työntekijöiden koulutuksessa, mikäli laitoksissa siirrytään käyttämään kenttäväylätekniikkaa. Kustannusvertailujen perusteella voidaan sanoa, että kyseisen tyyppisessä laitoksessa saavutetaan noin 17 % kustannussäästö automaatiojärjestelmän toteutuksessa. Suurin hyöty kenttäväylistä saadaan kuitenkin järjestelmän käyttöaikana tarkentuneiden mittausten ja paremmin kohdennettavien huoltotoimenpiteiden kautta tulevista säästöistä.

This master’s thesis includes a study of different fieldbus types and of economical and technical advantages which can be achieved by their utilization in Finreila’s power plant control systems. The aim was to determine implementation costs and to make a comparison between costs of a traditional automation system and those automation systems which were based on fieldbus technologies. The calculated costs included the whole automation project from the designing to the implementation. Nowadays, there are various fieldbus systems available on the market. This study introduced a construction of control system, common field devices and a model for an open system interconnection in order to determine the requirements for the fieldbus systems. This study also introduced basic constructions, components, commercial fieldbuses and the standardisation. The fieldbus technologies were compared with the traditional automation solutions in the purpose to determine the possible cost savings and other improvements achievable by using of this technology. Costs of the traditionnal automation were based on a project that was carried out during 1998 in Russia. The cost estimates of the fieldbus solutions were based on the offers of automation vendors, and on the interviews of automation designers and the person working with the fieldbuses. This thesis was formed so that it can be used as an educational material for new designers if Finreila decides to use fieldbus systems in their future projects. The cost comparisons showed that by utilising the process fieldbuses in Finreila’s power plants savings up to 17% of total costs of control system can be achieved. However, the main advantages that can be achieved by fieldbuses are the more accurate measurements and the cost savings due to reduced down times in the process and the avoidance of unnecessary maintenance during the service time of fieldbuses.