Беспроводные решения Yokogawa Document Number Copyright Yokogawa

Серия DPharp Sensor Technology <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> -2 -

Полностью цифровая технология Неизменная точность измерений! <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time>

Кремниевый резнонасный сенсор Структура сенсора DPharp H Кремниевый резонатор <Document Number> Copyright © Yokogawa

Цифровой выходной сигнал Кремниевая мембрана Резонатор Магнитное поле ЭДС Постоянный магнит Цепь возбуждения <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> -5 - Частотный выход

Принцип работы сенсора DPharp При приложении разности давлений – Внешний сенсор растягивается (freq t) – Внутренний сенсор сжимается (freq c) Измеряемая разность давлений пропорциональна разности частот к. Гц давление % от верхнего предела измерения <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> -6 - Сторона низкого давления Растяжение Сжатие Сторона высокого давления

Технология изготовления сенсора Силиконовая подложка Si. O 2 Формирование резонатора Эпитаксиальное выращивание Фотолитография / Травление Формирование вакуумной оболочки Эпитаксиальное выращивание Механический резонатор вместе с кремниевой мембраной представляют собой ЕДИНЫЙ МОНОКРИСТАЛЛ <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> -7 -

Структура сенсора Вид резонатора под электронным микроскопом 3 1 4 2 10 мкм Монокристалл кремния 1 – резонатор Отсутствие гистерезиса 3 – запирающая капсула <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> 2 – кремниевая мембрана 4 – вакуумная полость -8 -

Температурная компенсация Компенсация влияния температуры за счёт идентичности резонаторов 100 Изменение темп. T 0 to T 1 L-сторона 95 T 0 Частота (к. Гц) 90 T 1 Растяжение Сжатие Равное значение сдвига T 0 85 H-сторона Изменение темп. T 0 to T 1 <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> T 1 80 5, 000 10, 000 Перепад давления (мм H 2 O) -9 Page. 9

DPharp многопараметрический датчик Схема работы резонансного моста f 1 Температура сенсора, Стат. давление, Диф. давление f 2 f 1 - f 2 = Пропорциональна (Частота) перепаду давлений f 1 + f 2 = Пропорциональна стат. (Частота) давлению . . R R= Пропорционально (Сопротивление) <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> температуре - 10 Page. 10

Принцип измерения (емкостной элемент) Диафрагма Пластины C 1 C 2 P 1 P 2 d+ x P 1 d- x P 2 Две емкостные ячейки (C 1, C 2) Емкость зависит от расстояния между обкладками (d) Разность давлений определяется различием емкостей (C 1, C 2) при перемещении диафрагмы <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 11 11

Конструкция емкостного датчика Сложная конструкция с использованием разнородных материалов – Металл, стекло, керамика, силикон • Различные коэффициенты температурного расширения • Различие упругих свойств – Сварные швы Емкостная ячейка Сварка Керамика Контакт металл/керамика Силикон Стекло Металл <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 12 12

Деформация диафрагмы Механическая деформация диафрагмы – Полное расстояние: 100 мкм • 100 мкм　= 100% • 1 мкм = 1% – Смещение на 1 мкм приводит к погрешности 1% Гистерезис d d d+ x d : 100 мкм d- x d + x : 101 мкм При односторонней перегрузке требуется перекалибровка <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 13 13

Стандарт промышленной безопасности Безопасность и надежность для любых применений Цифрово й датчик Не требуется АЦП БП МПБ Полностью цифровые измерения Диагностика неисправностей АЦП Аналоговый датчик Погр е шно МПБ сти АЦП Нет возможностей диагностики <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 14 - БП 4 -20 м. А

Определение неисправностей Неисправность Определение неисправности Колебания отсутствуют Резонатор 1 Резонатор2 Нет возможности диагностики Неисправность Деформация диафрагмы <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> Утечка заполняющей жидкости - 15 15 Сигнал оповещения f 1 f 2 Блок диагностики Возрастают риски

　Долговременная стабильность Стабильность, подтвержденная в реальных условиях: EJX: 0, 1% от верхнего предела измерения в течение 10 лет; Погрешность, % EJA: 0, 1% от верхнего предела измерения в течение 5 лет Время, год Межповерочный интервал – 5 лет <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 16 -

Расширенные возможности диагностики Диагностика блокировки импульсных линий Определение односторонней и двухсторонней блокировки Двухсторонняя блокировка (H/L) Блокировка H Блокировка L Блокировки нет DP, PH, PL Снижение колебаний PH Снижение колебаний PL Снижение колебаний Свободные колебания DP (диф. давление) PH (стат. давление, H) PL (стат. давление, L) Выходной сигнал Опорные значения (при отсутствии блокировки) ? Определение колебаний DP, PH, PL Статистическая обработка <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 17 -

Датчики давления для решения любых задач Традиционный монтаж/ модификация для высокого статического давления Ввертной тип Монтаж на фланце Датчик с разделительными мембранами <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 18 -

Конструкция преобразователя Индикатор Differential Pressure Sensor Задняя крышка Передняя крышка Фланец Болты Клапан Гайки Канал Капсула Диафрагма Кольцо <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 19 -

Преимущества технологии DPharp Многопараметрический цифровой сенсор – Высочайшая точность и разрешение – Измерение перепада давления, статического давления и температуры одним сенсором – Полностью цифровой сенсор: не требуется АЦП Наивысшая стабильность – Длительная стабильность: 0. 1% от верхнего предела измерения – Монокристалл кремния: нет гистерезиса, нет смещения шкалы и нуля. Новейшие технологии, испытанные в реальных условиях – Гарантированная стабильность в рабочих условиях Не требуется обслуживание в течение 10 лет! <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 20 -

Беспроводные решения ISA 100 Беспроводные технологии <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time>

Семейство беспроводных приборов YTA 510 Датчик температуры EJX 110 B/EJX 430 B/EJX 310 B Датчик дифференциального давления YTMX 580 Многоканальный преобразователь YFGW 710 Встроенный шлюз беспроводного КИП EJX 210 B Датчик дифференциального давления с монтажом на фланцы <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 22 22 EJX 510 B Датчик абсолютного и избыточного давления EJX 118 B Датчик дифференциального давления с разделительной диафрагмой

⇢ Гибкое проектирование беспроводной сети Точка доступа беспроводной сети Станция управления беспроводной сетью Точка доступа беспроводной сети Конвертер 100 BASE-TX (витая пара)/ 100 BASE-FX (оптоволокно) Датчик давления со съемной антенной Температурный преобразователь со <Document Number> съемной антенной Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 23 -

Что представляет собой система беспроводных КИП? Ø Беспроводные цифровые КИП FCS FCS Операторная Встроенный шлюз беспроводных КИП Площадка КИП Аналоговые 4 -20 м. А постоянного тока <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> Цифровые КИП - 24 - Беспроводные КИП

⇢ Стандарт беспроводной связи ISA 100. 11 a – Стандарт, развиваемый пользователями 25% Другие 33% Производи тели <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 25 - 42% Пользова тели

Протокол беспроводной связи ISA 100 - Надежная связь позволяет решать задачи не только мониторинга, но и управления - Простая интеграция в системы управления беспроводными устройствами Поддержка устройств различных производителей Поддержка различных протоколов передачи данных <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 26 -

Надежность Гибкое конфигурирование для реальных задач Конфигурация типа «Звезда» Конфигурация типа «Сеть» - Опосредованное соединение - Прямое соединение со шлюзом - Энергоэкономичность - Высокая скорость передачи данных <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - Скорость передачи данных ниже - Сбор данных диагностики - Многоуровневая система с резервированием - 27 27

⇢ Управляемая топология Расширение диапазона с помощью нескольких транзитных участков Обход препятствий с помощью нескольких транзитных участков <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 28 -

⇢ Связь на большом расстоянии (ISA-100) Стандартная антенна 2 д. Бм 00 м 5 2 д. Бм Точка доступа 9 д. Бм Датчик 00 м 10 9 д. Бм 0 м 00 е 2 е 9 д. Бм Датчик ол Б Датчик <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> Точка доступа - 30 -

⇢ Гибкое проектирование беспроводной сети Оптимальная конфигурация беспроводной сети Выносная антенна Ретранслятор Repeater Точка доступа Датчики Field Devices <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 31 -

⇢ Гибкое проектирование беспроводной сети Подсеть Макс. 20 подсетей Макс. 500 устройств Подсеть WLAN до 10 км Ethernet 100 BASE-TX (витая пара) до 100 м Подсеть 100 BASE-FX (оптоволокно) до 2 км Подсеть <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 33 -

Защита данных в стандарте ISA 100 Подготовка устройства для подсоединения к сети – Подключение к системе осуществляется с использованием специальных кодов доступа. – Защита, основанная на Улучшенном Стандарте Шифрования (AES). Ки бе р «Взлом» системы ат ак а Утечка информации Защита данных в линии передачи по стандарту ISA 100 Радио защита ; 128 битовый AES ый н AES; Система аутентификации с криптографическим алгоритмом, использующим уникальные и зависящие от времени коды доступа ро и он туп и кц дос ан с Фальсификация данных <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 34 - Не ан в

Совместимость с другими беспроводными сетями Отсутствие помех при использовании с другими беспроводными устройствами Скорость передачи 250 Кб/с в частотном диапазоне 2, 4 ГГц. Черный список IEEE 802. 15. 4 16 каналов в диапазоне от 2405 МГц до 2485 МГц Исключение каналов шумового диапазона (Black Listing) Черный список <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 35 -

Надежность линии беспроводной связи Передача данных по стандарту ISA 100 осуществляется быстрее по сравнению с Wi. HART при меньшем энергопотреблении Схема установки Частота ошибок в пакете Источник шума: оборудование Wi. Fi 31% ISA 100 или Wi. HART В 5, 6 раза Wi. Fi 5, 5% ISA 100 Wi. HART Экранированное помещение <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 36 - Частотный спектр Wi. Fi

⇢ Надежность беспроводной сети Станция управления Шлюз/ маршрутизатор Оптоволокно/витая пара Точка доступа Резервирование на каждом этапе передачи беспроводного сигнала WLAN Точка доступа Duocast Технология Duocast <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 37 - ISA 100

⇢ Гибкое проектирование беспроводной сети Операторная Участок 1 Топология – сеть мониторинг Участок 2 Топология – звезда Duocast, обновление 1 с Участок 3 быстродействие Звезда Топология – звезда обновление 10 с <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 38 - Сеть надежность Звезда с Duocast Многоканальная сеть

⇢ Надежность радиосвязи при наличии помех Испытания показали надежность передачи данных в стандарте ISA 100 и невосприимчивость к отраженным сигналам Отражение радиосигнала от технологического оборудования может создавать помехи D-A Wi. HART（avg. 24. 0%) ISA 100(avg. 0. 1%) Нет прямой видимости D Ｃ 40 м Ａ Wi. HART(30. 7%) 55 м Ｂ D-B ISA 100(0. 2%) 65 м Wi. HART(13. 3%) D-C ISA 100(0. 0%) Влияние отраженного сигнала <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 39 -

Батареи для беспроводных устройств Использование стандартных батарей типа D Простота использования – Батареи типа D являются стандартными, широко распространены и имеют сравнительно невысокую стоимость – Емкость батарей обеспечивает работу датчиков до 10 лет (при времени обновления 60 с) – Возможно использование во взрывоопасных зонах в специальном корпусе Взрывоопасная зона <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 40 -

Срок службы батареи Время обновления Более 1. 6 лет 1 с 5 с Более 3. 6 лет Более 6 лет 10 с EJX 30 с 10 лет 1 Время (Years) 12 1 с 2 3 43 6 5 7 6 8 79 8 10 Более 3. 7 лет Более 9 лет 5 с 10 с YTA 5 4 Более 10 лет 30 с <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 41 -

⇢ Экономичные искробезопасные решения EExib (Зона 0) EExn. A (Зона 2) <Document Number> Copyright

⇢ Применение беспроводных технологий Уровень Расход Давление и температура <Document Number> Copyright © Yokogawa

Беспроводные решения компании Yokogawa SCADA/PAM OPC PCS/PAM Modbus/TCP Firewall Конфигурирование беспроводной сети Беспроводная сеть Wi. Fi GW GW ir YTA EJX Управление устройствами <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 44 -

Применение беспроводных решений 2. Портативное оборудование 1. Мобильные установки • Запуск производства • Анализ неисправностей • Обслуживание • Мониторинг ■ Мониторинг • Вращающиеся механизмы • Портативное оборудование <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 45 - 3. Временные установки • Применение для взрывоопасных зон • Применение на ограниченном пространстве • Масштабируемость

Установка производства вискозного волокна Требования Оперативное измерение температуры вращающегося барабана Сложности Необходимость визуального контроля барабана и высокие расходы на техобслуживание проводных датчиков, с токосъёмным кольцом на оси барабана Наше решение YTA 3 м Температурные датчики YTA 510 установлены непосредственно на барабан Преимущества Точный контроль температуры содержимого барабана, используя устойчивую и надёжную связь <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> Шлюз - 46 - 1 оборот /150 с.

Производство ПВХ Требования Контроль расхода, давления и температуры Сложности Сложность монтажа и техобслуживания кабелей с необходимостью пересечения реки Наше решение Беспроводные датчики давления и температуры YTA 510 и EJX 110 B Преимущества Отсутствие расходов на прокладку и обслуживание кабелей над рекой; точные, надёжные и безопасные измерения без использования повторителей <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 47 -

Устье газовой скважины на морской платформе Требования Замена локальных датчиков на безлюдных платформах беспроводными датчиками, с необходимостью периодического обхода (на лодке) для сбора данных Сложности Расстояние между главной платформой и вспомогательными (скважинами) около 450 м 450 m Наше решение Беспроводные датчики давления и температуры YTA 510, EJX 530 B, EJX 110 B Преимущества Без прокладки кабеля в море; надёжные, точные и безопасные измерения без использования повторителей и оперативного контроля <Document Number> Copyright © Yokogawa Electric Corporation <date/time> - 48 -

Спасибо за внимание! A 90 -TCS-344 rev. 1 Yokogawa Electric Corporation Field Instruments Div. Nov. . 2011 - 49 -