Laivajärjestelmän Modbus-ohjauksen toteutus
Kokkonen, Hannes (2024)
2024
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-2024060521099
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024060521099
Tiivistelmä
Tässä opinnäytetyössä tarkastellaan laivajärjestelmien moottoreiden Modbus-ohjauksen toteutusta sarjaliikenteisenä ja Ethernet-verkossa. Työn tilaajana toimii Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu, XAMK. Tämän opinnäytetyön tarkoituksena on tuottaa tietoa, jota voidaan hyödyntää ammattikorkeakoulun sähkövoimatekniikan laboratoriossa automaatiojärjestelmien verkkotekniikan opetuksessa.
Tämä opinnäytetyö esittelee, kuinka sarjamuotoisen tietoliikenteen siirtäminen Ethernet-verkkoon mahdollistaa useiden sarjamuotoista tiedonsiirtoa käyttävien kenttäväylän instrumenttien ja ohjaimien verkottamisen, mikä poistaa RS232/485-tiedonsiirron rajoitukset kaapeleiden pituudessa ja tiedonsiirtonopeudessa. Menetelmä mahdollistaa tiedonsiirron eri väylätekniikkaa käyttävien laitteiden välillä, vähentää kaapelointitarvetta ja mahdollistaa verkkojen lähes rajattoman laajentamisen.
Alun perin teollisuusautomaatioon kehitetty Modbus-protokolla on nykyisin otettu käyttöön myös laivojen automaatiojärjestelmissä. Modbus TCP/IP-protokolla mahdollistaa laitteiden suoran liittämisen Ethernet-verkkoon. Tässä tutkimuksessa perehdytään myös, kuinka sarjamuotoista Modbus RTU/ASCII-protokollaa käyttävien laitteiden tiedonsiirto voidaan välittää Ethernet-verkossa.
Tutkimuksen teoriaosuudessa tarkastellaan sarjamuotoisen tiedonsiirron, Internet-protokollan, Ethernet-verkkojen ja Modbus-protokollan kehitystä, tutustuen samalla näiden teknologioiden standardointiin sekä IETF:n että Modbus-organisaation näkökulmasta. Teoriaosuus antaa kattavan selvityksen, miten Modbus-tietoliikenne muodostetaan noudattaen IETF RFC 1122 (Requirements for Internet Hosts - Communication Layers) -määrityksiä.
Tutkimuksen produktiivisessa osuudessa tehtiin kokeita Modbus-tiedonsiirtoa hyödyntävien laivamoottoreiden ohjaukseen tarkoitetuilla laitteilla. Mittaukset suoritettiin sarjaliikenteisenä Modbus RTP-protokollalla RS-232-kaapelilla ja TCP-protokollalla Ethernet-verkossa.
Tämä opinnäytetyö esittelee, kuinka sarjamuotoisen tietoliikenteen siirtäminen Ethernet-verkkoon mahdollistaa useiden sarjamuotoista tiedonsiirtoa käyttävien kenttäväylän instrumenttien ja ohjaimien verkottamisen, mikä poistaa RS232/485-tiedonsiirron rajoitukset kaapeleiden pituudessa ja tiedonsiirtonopeudessa. Menetelmä mahdollistaa tiedonsiirron eri väylätekniikkaa käyttävien laitteiden välillä, vähentää kaapelointitarvetta ja mahdollistaa verkkojen lähes rajattoman laajentamisen.
Alun perin teollisuusautomaatioon kehitetty Modbus-protokolla on nykyisin otettu käyttöön myös laivojen automaatiojärjestelmissä. Modbus TCP/IP-protokolla mahdollistaa laitteiden suoran liittämisen Ethernet-verkkoon. Tässä tutkimuksessa perehdytään myös, kuinka sarjamuotoista Modbus RTU/ASCII-protokollaa käyttävien laitteiden tiedonsiirto voidaan välittää Ethernet-verkossa.
Tutkimuksen teoriaosuudessa tarkastellaan sarjamuotoisen tiedonsiirron, Internet-protokollan, Ethernet-verkkojen ja Modbus-protokollan kehitystä, tutustuen samalla näiden teknologioiden standardointiin sekä IETF:n että Modbus-organisaation näkökulmasta. Teoriaosuus antaa kattavan selvityksen, miten Modbus-tietoliikenne muodostetaan noudattaen IETF RFC 1122 (Requirements for Internet Hosts - Communication Layers) -määrityksiä.
Tutkimuksen produktiivisessa osuudessa tehtiin kokeita Modbus-tiedonsiirtoa hyödyntävien laivamoottoreiden ohjaukseen tarkoitetuilla laitteilla. Mittaukset suoritettiin sarjaliikenteisenä Modbus RTP-protokollalla RS-232-kaapelilla ja TCP-protokollalla Ethernet-verkossa.