Järjestelmien välinen tiedonsiirto soodakattilalla - esimerkkinä OPC UA

Abstract

Opinnäytetyö tehdään Suomen Soodakattilayhdistykselle tutkimuksena uusista mahdollisuuksista soodakattilan järjestelmien päivittämistä varten. Tutkimuksen tarkoituksena on tutustua tehtaiden automaatiojärjestelmiin sekä OPC UA -järjestelmän mahdollisuuksiin lähtökohtaisesti soodakattiloiden väliseen tiedonsiirtoon. Työn rakenne seuraa johdonmukaisesti uusien järjestelmien teorian sekä käytössä olevien järjestelmien kartoitusta. Opinnäytetyön painopiste on kuitenkin OPC UA -järjestelmän tutkiminen keskittyen sen vahvuuksiin, kuten tietoturvallisuuden parannuksiin ja helppokäyttöisyyteen.

Työ toteutettiin täysin teoreettisena tutkimuksena ja dokumentaationa. Tiedonhankinta perustui tehtailla tehtyihin haastatteluihin, joissa kartoitettiin tällä käytössä olevia järjestelmiä. OPC UA -järjestelmän dokumentointi toteutettiin julkisia tietolähteitä, kuten OPC UA standardia sekä muita OPC Foundation -järjestön materiaalia, käyttäen. Tutkimus eteni tulosten tarkasteluun, jossa vertailtiin nykyisten järjestelmien ja OPC UA -järjestelmän eri puolia keskenään. Näistä koostettiin lopputulos uuden järjestelmän kannattavuudesta. Vertailujen keskeisinä aiheina toimi tietoturva, helppokäyttöisyys sekä mahdolliset ongelmatilanteet.

Tutkimuksen tuloksina esitettiin tulevaisuudenkestävyys, tietoturvaparannukset sekä helppokäyttöisyys järjestelmän päivitystä puoltavina, mutta käyttöönottojen pitkäkestoisuus ja yhteensovittaminen todettiin suurimmiksi syiksi päivityksen välttämiseen soodakattiloiden kokoiseen osakokonaisuuteen. Mahdollisten jatkotutkimusten potentiaalisena aiheena on OPC UA ja PROFINET-järjestelmien yhteensopivuus jälkimmäisen ollessa myös potentiaalinen tiedonsiirtoprotokolla nopeuden ja kapasiteetin suuruuden myötä. Toinen vaihtoehtoinen jatkotutkimus on OPC UA ja Modbus-järjestelmien yhteensopivuus.

The focus of this thesis was to study the possibilities and potential of OPC UA to replace or extend factory automation systems used specifically for recovery boilers. The thesis was a theoretical study done for the Finnish Recovery Boiler Committee. The data were collected from the specifications and interviews of a number of pulp mills. The theory for OPC UA was based on the OPC standard. The data for current systems were collected from the interviews.

The results showed that to switch or update and automation system to OPC UA, it would have to be done to improve information security, easy access and future-proofness in order it to be seen as a necessary update. For that reason, it might not be seen as an important improvement specifically for soda boilers.

The unfortunate issues for an OPC UA update were linked to server application and compatibility with an existing automation system from which the latter seemed to be a rarer issue.

The verdict is that even if OPC UA could be a technological and future proof improvement for the existing systems, it is not seen necessary to replace the current systems. Further studies could focus on OPC UA compatibility with other relevant systems such as PROFINET or Modbus.