Siemens PLC- ja Raspberry Pi -tiedonsiirtomahdollisuudet laitteiden välillä

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli luoda toimiva IoT-pohjainen opetusalusta hyödyn täen Tampereen ammattikorkeakoulun koneautomaation laboratoriossa käy tössä olevaa laitteistoa. Opinnäytetyössä kehitetyn ja toteutetun opetusalustan tarkoituksena on tutustuttaa opiskelijoita IoT-teknologiaan käytännön harjoitusten kautta hyödyntämällä Siemens S7-1200 PLC- ja Raspberry Pi 3 -tiedonsiirtoa.

Opinnäytetyö tehtiin Tampereen ammattikorkeakoulun koneautomaatio-koulu tusohjelman kehittämisen tueksi. Koneautomaatio on yksi Tampereen ammatti korkeakoulun konetekniikan koulutusohjelman suuntautumispoluista. Koneauto maatio koulutuksen opinto-ohjelma sisältää robotiikkaa, laitteiden ja mekatronis ten tuotteiden suunnittelua ja toteuttamista.

Opinnäytetyössä tutustuttiin IoT-määritelmään, digitalisaatioon teollisuudessa sekä esitellään Siemens PLC- ja Raspberry Pi -laitteisto. Tutustuttiin erilaisiin kei noihin ja menetelmiin IoT-laitteiden datan keräämisessä. Rakennettiin opetus alusta hyödyntäen Tampereen ammattikorkeakoululta lainattua laitteistoa ja luo tiin laitteille ohjelmat niiden välistä kommunikointia varten käyttäen TIA Portal V13-ohjelmistoa ja Node-RED-ohjelmistoa. Työstä luotiin ohjeistus opetuskäyt töön, jotta opiskelijat voivat toteuttaa vastaavan harjoitustyön.

Työn tuloksena oli Siemens PLC:n ja Raspberry Pi:n välinen ISO-on-TCP-kom munikointi. Siemens PLC:hen liitetty kytkentäalusta, jota voidaan ohjata TIA Por tal-ohjelmistolla, HMI-näyttöpaneelilla, kytkentäalustan painonapeista tai Rasp berry Pi:hin asennetulla Node-RED-ohjelmistolla. Valmista työtä ja siihen liittyvää ohjeistusta voidaan hyödyntää konetekniikan koulutusohjelmassa käytännön IoT-harjoitustöissä.

The objective of the thesis was to create a functional IoT-based learning platform utilizing the equipment in use at the Tampere University of Applied Sciences mechanical engineering and automation laboratory. The purpose of the developed and implemented learning platform is to introduce students to IoT technology through practical exercises, utilizing data transfer between Siemens S7-1200 PLC and Raspberry Pi 3.

The thesis was created to support the development of the Mechanical Engineering and Automation degree program at TAMK. The curriculum for Mechanical Engineering and Automation includes robotics, and the design and implementation of equipment and mechatronic products.

The thesis explored the definition of IoT, digitalization in industry, and introduced the Siemens PLC and Raspberry Pi hardware. Various means and methods for collecting data from IoT devices were studied. A learning platform was built utilizing equipment borrowed from TAMK, and programs were created for the devices for communication between them using TIA Portal V13 and Node-RED software. Instructions were created for educational use, enabling students to complete a similar practical exercise.

The resulting functional platform and the accompanying instructions are ready to be integrated into the mechanical engineering degree program for practical IoT exercises.