Kompressoriyksikön sovellussuunnittelu ja ohjelmointi

Abstract

Tässä opinnäytetyössä suunniteltiin ja toteutettiin teollisuudessa käytettävälle kompressoriyksikölle automaatio-ohjelmisto sekä käyttöliittymä. Työn tarkoitus oli perehtyä ohjelmoitavien logiikoiden ohjelmointikielet määrittävään IEC 61131-3 -standardiin sekä sitä hyödyntäviin järjestelmiin. Erityisesti tutustuttiin standardin vuonna 2013 julkaistun päivityksen sisältämiin olio-ohjelmoinnista tuttuihin ominaisuuksiin, kuten luokkiin ja niiden periytymiseen. Lisäksi työn tarkoitus oli tutustua käyttöliittymän ohjelmointiin C#-ohjelmointikieltä käyttäen sekä teolliseen internetiin ja sen käyttöön työn kohteena olleessa kompressoriyksikössä.

Opinnäytetyössä käydään läpi yleistä tietoa IEC 61131-3 -standardista sekä standardin sisältämät ohjelmointikielet, ohjelmointikielien elementit ja niiden ominaisuudet. Elementeistä esitellään ohjelmien rakenneosat sekä tietotyypit ja tietorakenteet, jotka ovat erityisen tärkeitä ohjelmoitaessa IEC 61131-3 -standardia tukevassa ympäristössä. Lisäksi työssä tutustutaan olio-ohjelmoinnin perusperiaatteisiin ja mahdollisuuksiin.

Kompressoriyksikköön suunniteltiin ja ohjelmoitiin automaatio-ohjelmisto TwinCAT 3 -ympäristössä. Ohjelmistosta tehtiin versio asiakasyrityksen tutkimus- ja kehityslaboratorioon ja siihen suunniteltiin useita lisäominaisuuksia kehitystyötä ajatellen. Lisäominaisuuksia olivat muun muassa nopeasti käyttöönotettavat mittaukset sekä logiikkaohjelman muuttujien pakko-ohjaukset. Käyttöliittymä suunniteltiin ja ohjelmoitiin toimimaan sekä kompressoriyksikön että laboratorion kanssa. Käyttöliittymään tehtiin myös lisäominaisuuksia varten omia toimintoja.

Työssä kehitetty laboratorion automaatio-ohjelmisto ja käyttöliittymä ovat olleet jatkuvassa käytössä tutkimus- ja kehitystyössä. Toteutettujen lisäominaisuuksien avulla kehitystyö on helpottunut ja nopeutunut. Myös ohjelmiston kehityksen kohteena ollut kompressoriyksikkö on ollut testikäytössä teollisuudessa hyvin tuloksin. Testauksessa esiin tulleita parannus- ja kehitysehdotuksia tullaan lisäämään ohjelmistoon myös jatkossa.

The subject of this thesis was to design and program automation software and a user interface for an industrial compressor unit. The purpose was to become familiar with IEC 61131-3 standard and automation programming environments. In particular the aim of this study was to explore object-oriented programming elements that were added to the standard in 2013. Additionally, the purpose was also to study programming of a user interface using C# programming language and also to abreast with concept of industrial internet and how to adapt it to the compressor system.

Information about IEC 61131-3 standard and its programming languages, common elements and their properties are presented in the study. The standard introduces program organization units, data types and structures that are specially focused since they play an important role in programming in IEC 61131-3 environment. The study also introduces the basics and opportunities of object-oriented programming methods including new features of the IEC 61131-3 standard.

Automation software of the compressor unit was designed and programmed using TwinCAT 3 environment. The software was adapted for the customer’s research and development laboratory. The development of the laboratory version of the software included programming special and unique features for research purpose. Laboratory features included adjustable temporary measurements and an ability to force system variables. A user interface was designed and programmed to work with both the compressor unit and the laboratory system. Special laboratory features were developed for the user interface.

The developed laboratory’s automation software and user interface have been used in customer’s research and development with success. By using the specially designed features the customer has been able to develop its product with ease. In addition, the compressor unit that was designed and programmed in this study has been under testing in industrial environment with positive results. Improvements and ideas arising during testing will be implemented in the system in the future including other new planned features.