Älykkään kenttälaitteen hyödyntäminen väyläohjauksessa
Törmänen, Joonatan (2016)
2016
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202401221634
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202401221634
Tiivistelmä
Työn tilaajana oli Kitel Oy, jonka toimitiloissa työ pääosin tehtiin. Opinnäytetyön lähtökohtana oli kartoittaa pienten prosessien ohjaukseen soveltuvia kenttälaitteita kohteisiin, joissa ne voidaan piilottaa olemassaoleviin koteloihin. Kenttälaitteen ominaisuuksiksi rajattiin riittävän pieni koko ja vähintään muutamia tulo- ja lähtöportteja, joita voitaisiin ohjata erillisen laitteen kautta.
Valmista, soveltuvaa kenttälaitetta ei löytynyt, joten se rakennettiin Arduino Nano-mikrokontrollerialustan pohjalta. Rakennetulle kenttälaitteelle tehtiin ohjaus iX T7A-operointipaaneelille tehdyllä käyttöliittymällä. Työn tavoitteeksi muodostui asennusvalmiin kokonaisuuden toteuttaminen, jossa olisi kenttälaite ohjaamassa I/O-porttejaan käyttöliittymän ohjauksen mukaisesti.
Työtä varten tarvittava tieto ja taito oli osin jo olemassa mm. Arduino-maailmasta ja käyttöliittymäsuunnittelussa hyödynnettiin tilaajan asiantuntemusta. Operointipaneelin ohjelmointia, tiedonsiirtoa ja Arduinon ohjelmointia varten etsittiin tietoa lähinnä tekemällä johtopäätöksiä ja kokoamalla useista lähteistä saatuja osatietoja. Tiedonsiirtoa varten päädyttiin käyttämään Modbus RTU -protokollaa Arduinolle löydetyn kirjaston vuoksi.
Arduino ohjelmoitiin toimimaan operointipaneelin käskyjen mukaan Arduino IDE-ohjelmointiympäristöllä. Operointipaneelin käyttöliittymä suunniteltiin iX Developer 2-suunnitteluohjelmistolla. Käyttöliittymästä määritetään kaikki Arduinon toiminnot ja lähtö- ja tuloportit sekä ohjataan niitä. Lisäksi Arduinolle ohjelmoitiin hieman omaa älykkyyttä, joten käyttöliittymästä voidaan määrätä Arduino toimimaan kytkimenä itsenäisesti.
Lopputulokseksi saatiin älykäs kenttälaite, jolle voidaan lisätä muista laitteista riippumattomia toimintoja. Käyttöliittymästä voidaan seurata ja ohjata kenttälaitteen portteja. Lisäksi kenttälaitteelle lisättiin kytkintoiminto, jossa lähtöporttia ohjaa suoraan kenttälaite itsenäisesti painikkeilta saapuvien tulotietojen perusteella. Kenttälaitteen rinnalla lähtöporttia voi ohjata myös käyttöliittymän kautta. Työtä voidaan tulevaisuudessa hyödyntää useissa käyttökohteissa, esimerkiksi älykkäässä valo-ohjauksessa, joskin Arduinon käyttämä 5 voltin jännite saattaa rajoittaa käyttömahdollisuuksia yleisesti laitteissa käytetyn 24 voltin jännitteen vuoksi.
Valmista, soveltuvaa kenttälaitetta ei löytynyt, joten se rakennettiin Arduino Nano-mikrokontrollerialustan pohjalta. Rakennetulle kenttälaitteelle tehtiin ohjaus iX T7A-operointipaaneelille tehdyllä käyttöliittymällä. Työn tavoitteeksi muodostui asennusvalmiin kokonaisuuden toteuttaminen, jossa olisi kenttälaite ohjaamassa I/O-porttejaan käyttöliittymän ohjauksen mukaisesti.
Työtä varten tarvittava tieto ja taito oli osin jo olemassa mm. Arduino-maailmasta ja käyttöliittymäsuunnittelussa hyödynnettiin tilaajan asiantuntemusta. Operointipaneelin ohjelmointia, tiedonsiirtoa ja Arduinon ohjelmointia varten etsittiin tietoa lähinnä tekemällä johtopäätöksiä ja kokoamalla useista lähteistä saatuja osatietoja. Tiedonsiirtoa varten päädyttiin käyttämään Modbus RTU -protokollaa Arduinolle löydetyn kirjaston vuoksi.
Arduino ohjelmoitiin toimimaan operointipaneelin käskyjen mukaan Arduino IDE-ohjelmointiympäristöllä. Operointipaneelin käyttöliittymä suunniteltiin iX Developer 2-suunnitteluohjelmistolla. Käyttöliittymästä määritetään kaikki Arduinon toiminnot ja lähtö- ja tuloportit sekä ohjataan niitä. Lisäksi Arduinolle ohjelmoitiin hieman omaa älykkyyttä, joten käyttöliittymästä voidaan määrätä Arduino toimimaan kytkimenä itsenäisesti.
Lopputulokseksi saatiin älykäs kenttälaite, jolle voidaan lisätä muista laitteista riippumattomia toimintoja. Käyttöliittymästä voidaan seurata ja ohjata kenttälaitteen portteja. Lisäksi kenttälaitteelle lisättiin kytkintoiminto, jossa lähtöporttia ohjaa suoraan kenttälaite itsenäisesti painikkeilta saapuvien tulotietojen perusteella. Kenttälaitteen rinnalla lähtöporttia voi ohjata myös käyttöliittymän kautta. Työtä voidaan tulevaisuudessa hyödyntää useissa käyttökohteissa, esimerkiksi älykkäässä valo-ohjauksessa, joskin Arduinon käyttämä 5 voltin jännite saattaa rajoittaa käyttömahdollisuuksia yleisesti laitteissa käytetyn 24 voltin jännitteen vuoksi.