Evaluation of Control System Architecture for a Research Engine.

Abstract

This Bachelor's thesis has been done for Wärtsilä Finland Oy during the winter 2012 – 2013. The single cylinder engine test team at the engine laboratory Waskiluoto Validation Centre (WVC) has been my commissioner.

The thesis work is mainly an evaluation of an existing engine control system for a single cylinder research engine. Moreover, it also describes ways of implementing the control system into a new upcoming test engine. Improvement proposals and plans for an upcoming control system have been made, based on the evaluation of the existing system. The background of this evaluation was that another single cylinder test engine (for smaller cylinder bores) will arrive at WVC at the end of 2013. Some research of the existing engine control system was therefore needed before a similar engine control system can be taken into use.

The evaluation has been concentrated on the PLC part of the engine control system. Important factors that have been considered during the evaluation and planning of the new control system were the stability of the system, the costs, the overall control system performance, the serviceability, the interface to other external systems, the cable routing and the total cable lengths. The thesis has resulted in a functional plan of the engine control system, with layouts of the main cabinets and a list of what parts to order.

Detta examensarbete har gjorts åt Wärtsilä Finland Oy under vintern 2012–2013. Min uppdragsgivare har varit singelcylindertestmotor-gruppen, som finns placerad i motorlaboratoriet Waskiluoto Validation Centre (WVC).

Examensarbetet är till största del en utredning av ett befintligt motorkontrollssystem för en singelcylindertestmotor. Därtill beskriver det också sätt att implementera ett liknande system på en ny kommande testmotor. Förbättringsförslag och planer för det kommande kontrollsystemet har blivit gjorda, baserade på undersökningen av det befintliga kontrollsystemet. Bakgrunden till denna undersökning var att ännu en singelcylindertestmotor (för mindre cylinderdimensioner) kommer att anlända till WVC i slutet av år 2013. En del undersökningar av det befintliga motorkontrollsystemet var därför nödvändiga innan ett liknande system kan tas i bruk.

Undersökningen har koncentrerats till PLC-delen av motorns kontrollsystem. Viktiga faktorer som har beaktats i undersökningen och planeringen av det nya systemet är systemets stabilitet, den totala kostnaden, systemets prestanda, servicevänlighet, kommunikation med andra externa system, kabelrutter och totala kabellängder. Examensarbetet har resulterat i en funktionell plan över det kommande automationssystemet, med översiktsbilder av automationsskåpen samt en beställningslista med komponenter som behövs till dem.

Tämä opinnäytetyö on tehty Wärtsilä Finland Oy:lle talvena 2012 - 2013. Minun toimeksiantajani on ollut yksisylinterisen moottorin testausryhmä moottorilaboratoriossa Waskiluoto Validation Centressä (WVC).

Opinnäytetyö on pääosin arvio olemassa olevasta moottoriohjausjärjestelmästä yksisylinteriseen tutkimusmoottoriin. Sen lisäksi, työ kuvailee, miten saada samanlainen ohjausjärjestelmä toimimaan tulevalla tutkimusmoottorilla. Parannusehdotuksia ja suunnitelmia tulevaan ohjausjärjestelmään on tehty tämän tutkimuksen avulla. Opinnäytetyön tausta oli, että uusi yksisylinterinen tutkimusmoottori (pienemmälle sylinterihalkaisijalle) saapuu WVC:lle vuoden 2013 lopussa. Nykyisen moottorin ohjausjärjestelmän analysointi tarvitaan ennen kuin se voidaan jatkokehittää uuteen käyttöön.

Tutkimus on keskittynyt PLC-osaan moottoriohjausjärjestelmästä. Tärkeitä asioita uuden järjestelmän suunnittelussa on ollut luotettavuus, kulut, suorituskyky, huoltoystävällisyys, muiden järjestelmien kommunikaatio, kaapelointi ja niiden pituus. Opinnäytetyön tulos on toimiva ratkaisu tuleviin automaatiojärjestelmiin. Sen lisäksi on tehty pääkaavioita automaatiokaapeista sekä tilauslistoja niiden komponenteista.