Modernisering av styrsystem i biogasanläggning : planering, programmering och design

Abstract

Detta examensarbete behandlar kort biogasbildningsprocessen, samt planering och programmering av ett moderniserat styrsystem. Det redogörs kort vilka kriterier som måste uppfyllas för att biogas ska produceras, vilka olika typer av biogas som används och vilka olika anläggningstyper som används vid framställning av biogas. Examensarbetet ger även information om biogasen på den finländska marknaden och på gårdsanläggningar.

Det ges information om anläggningens dimensioner och en förklaring över hur anläggningen fungerar. Orsaken till förnyandet av styrsystemet är att anläggningen använder en föråldrad teknik, vilket leder till att underhållet försvåras. Planeringen behandlar tillvägagångssättet för elplaneringen av den nya styrcentralen, hur och var man börjar, vilket program som används och hur tankegången fortsätter.

Programmeringsverktyget Siemens SIMATIC STEP 7 och WinCC är de mest kända och mest använda programmeringsverktygen inom industriell automation i hela världen. I detta examensarbete beskrivs programmering med programmeringsverktygets nyaste versioner: Step 7 V11 och WinCC V11, som är integrerade i verktyget TIA-Portal. I programmeringen tas det upp bl.a. vad en PLC är, hur den fungerar och vad ett användargränssnitt är.

Eftersom ibruktagning av anläggningen inte hör till examensarbetet blev resultatet utvärderat med en simulering av anläggningen. Simuleringen indikerade att både systemets funktion och användbarhet förbättrats.

Tämä opinnäytetyö käsittelee lyhyesti biokaasun tuotantoprosessia sekä biokaasulaitoksen ohjausjärjestelmän modernisoinnin suunnittelua ja ohjelmointia. Selvitetään lyhyesti, mitkä kriteerit pitää täyttyä ennen kuin biokaasua syntyy, mitä eri biokaasutyyppejä on ja minkälaisia laitostyyppejä käytetään biokaasun tuotannossa. Opinnäytetyö käsittelee myös hieman Suomen biokaasumarkkinoita ja maatilalaitoksia.

Opinnäytetyössä kerrotaan biokaasulaitoksen taustaa ja selvitetään laitoksen toimintaa. Syy biokaasulaitoksen ohjausjärjestelmän modernisointiin on tekniikan ikääntyminen, joka hankaloittaa huoltoa. Suunnittelu käsittelee uuden ohjauskeskuksen sähkösuunnittelun toteutustapaa, käytettyjä ohjelmointityökaluja ja miten ohjelmointi on toteutettu.

Ohjelmointityökalu Siemens SIMATIC STEP7 ja WinCC ovat maailman kuuluisimmat ja eniten käytetyt ohjelmointityökalut teollisuusautomaatiossa. Tässä opinnäytetyössä selvitetään ohjelmointia ohjelmointityökalun uusimmalla versiolla: Step 7 V11 ja WinCC V11, jotka on integroitu TIA-Portal -työkaluun. Ohjelmoinnissa käsitellään mm. mikä PLC on, miten se toimii ja mikä käyttöliittymä on.

Koska laitoksen käyttöönotto ei kuulu opinnäytetyöhön, tulosta arvioitiin laitosta simuloimalla. Simuloinnnin perusteella voitiin todeta, että sekä laitoksen toiminta että käytettävyys parantuivat.

This thesis briefly deals with the biogas process and also with planning and programming a modernized control system. It gives a short summary of which demands need to be fulfilled for biogas to be produced, which types of biogas are used and what types of biogas plants are used when producing biogas. The thesis also gives a short summary of biogas on the Finnish market and on farm-scale agricultural biogas plants.

The thesis gives information about the dimensions of the plant and an explanation of how the plant works. The reason why the plant is being modernized is that the plant’s control system is outdated, which makes the maintenance more difficult. The planning explains the workflow of the electrical design of the electrical control box, how and where to start, which software is used and how the planning continues.

The programming software Siemens SIMATIC STEP 7 and WinCC are the most known and the most widely used programming software in industrial automation. In this thesis the programming is described with the programming software’s newest versions: Step 7 V11 and WinCC V11, which are integrated in the TIA-Portal. The programming explains for instance what a PLC is, how it works and what a user interface is.

As the thesis doesn’t include the system start-up, the evaluation of the result was done with a simulation of the plant. The simulation indicated that both the functionality and the usability of the plant were improved.