TwinCAT 3 -ohjelmakirjasto pienoisrautatien ohjaukseen

Abstract

Tampereen ammattikorkeakoulussa kehitetään pienoisrautatiehen pohjautuvaa sähkö- ja automaatiotekniikan oppimisympäristöä. Sen tarkoituksena on yhdistää monenlaisia erityisesti käytännön oppimismahdollisuuksia toiminnallisuuksiksi eli asemapaikoiksi radan varrelle. Niissä voidaan teettää harjoitustöitä, minkä lisäksi oppimisympäristöä voidaan kehittää opiskelijavetoisesti esimerkiksi projekteilla. Kehitystyössä on mahdollista hyödyntää osaamista myös muilta aloilta, ja vain mielikuvitus onkin rajana oppimisympäristön edistämisessä.

Tässä opinnäytetyössä luotiin pienoisrautatien Märklin-laitteiden ohjaamiseksi CAN-rajapinta ja ohjelmakirjasto TwinCAT 3 -kehitysympäristöön. Niille laadittiin myös kattava dokumentaatio tulevan käytön helpottamiseksi. Opinnäytetyöllä muodostettiin perusta pienoisrautatien ominaisuuksien kehittämiselle jatkossa. Työssä esitellään pienoisrautatieympäristöä sekä perehdytään CAN-väylään ja sen käyttöön Märklin Digitalissa. Lisäksi työssä käydään läpi rajapintaohjelman toteutuksessa kohdattuja haasteita.

Valmis ohjelmakirjasto sisältää kaikki keskeiset ohjelmalohkot Märklin-pohjaisten veturien ja lisälaitteiden ohjaamiseksi. Laadittu dokumentaatio on perusteellinen ja ohjelmakoodin kommentointi kattava. Työ edistää oppimisympäristön kehitystä merkittävästi ja muodostaa perustan ohjausjärjestelmän ja muiden sovellusten kehittämiselle tulevaisuudessa. Kehityskohteena saattaa olla jatkossa joidenkin konfigurointi- ja erityistoimintojen lisääminen, mikäli ne koetaankin tarpeellisiksi. Ohjelmakirjaston dokumentaatio on kokonaisuudessaan työn liitteissä.

A learning environment based on model railway is being developed by Tampere University of Applied Sciences for electrical and automation students. It combines a wide variety of primarily practical learning opportunities into stations along the track. They can be used for various types of hands-on exercises. The learning environment can also be developed through student-led projects, and students from other fields can also participate in the development process. Ultimately, only imagination limits all the possibilities.

The purpose of this thesis was to implement a CAN interface and program library for controlling Märklin model railway devices in TwinCAT 3 environment. To make the library easier to use, a comprehensive documentation was also created. The thesis formed the basis for the future development of the features of the model railway. The thesis presents the model railway environment with its devices and provides information about the CAN bus and its use in Märklin Digital. In addition, the challenges faced in implementing the interface program are highlighted.

The resulting program library includes all the most essential function blocks for controlling Märklin-based locomotives and accessories. A thoroughly commented program library, along with comprehensive documentation, facilitates the future use of the library. Thus, the thesis fulfills its objectives and contributes notably to the development of the learning environment. In the future, it may be necessary to add some configuration and special functionalities if those are needed. The complete documentation is included in the appendices.