Vesiprosessin automaatiojärjestelmän suunnittelu ja toteutus

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena on suunnitella ja toteuttaa automaatiojärjestelmä uuteen vesiprosessiin. Projekti toteutettiin Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun Kotkan kampukselle, kone- ja energiatekniikan laboratorioon. Projektin taustalla oli tarve päivittää virtaustekniikan opetusympäristö vastaamaan nykyaikaisia oppimis- ja tutkimustarpeita. Uusi vesiprosessi korvasi aiemman vanhentuneen opetusympäristön tarjoten monipuolisempia ja nykyaikaisempia mittausmahdollisuuksia.

Työn tutkimusongelmana oli selvittää, kuinka automaatiojärjestelmä voidaan suunnitella ja toteuttaa tilaajan vaatimusten sekä soveltuvien standardien mukaisesti. Alaongelmina tarkasteltiin logiikkaohjauksen, I/O-moduulien, käyttöliittymän ja kenttäväyläratkaisujen valintaa, ohjelmointia sekä järjestelmän konfigurointia toiminnallisuuden näkökulmasta. Graafisen käyttöliittymän suunnittelussa korostettiin käytettävyyttä ja selkeyttä.

Työ toteutettiin produktiivisena hankkeena hyödyntäen konstruktiivista tutkimusotetta. Teoreettinen viitekehys muodostettiin kirjallisuuskatsauksen avulla. Suunnitteluvaiheessa toteutettiin haastattelu tilaajan kanssa, jonka perusteella kartoitettiin automaatiojärjestelmälle ja oppimisympäristölle asetetut tavoitteet. Suunnittelussa keskityttiin standardien mukaisiin automaatioratkaisuihin ja vesiprosessiin soveltuvien laitteistokomponenttien valintaan. Toteutusvaiheessa kehitettiin logiikkaohjelma ja käyttöliittymä, minkä lisäksi järjestelmä konfiguroitiin, asennettiin ja otettiin käyttöön laboratorion opetusympäristöön. Valmista kokonaisuutta analysoitiin sen toiminnallisuuden ja suorituskyvyn perusteella.

Projektin lopputuloksena syntyi nykyaikainen, Siemensin 1500-sarjan logiikalla ja WinCC Unified -käyttöliittymällä toteutettu automatisoitu vesiprosessi, joka tukee virtaustekniikan opetusta ja tutkimusta. Järjestelmä on käytännöllinen ja monipuolinen. Projekti toteutui suunnitellussa aikataulussa ja toimeksiantajan esittämät toiminnalliset vaatimukset täyttyivät. Projektin tulevaisuuden kehityskohteina ovat värähtelymittaus, vesisäiliön lämmitys, riskianalyysin tekeminen, etäkäyttömahdollisuus ja turbiinikäytössä moottorin sähköisten suureiden mittaus, jotka parantaisivat järjestelmän monipuolisuutta ja opetuskäyttöä.