Siemens ohjausjärjestelmän toteutus vesiprosessille : vaihtoehtoinen ohjausjärjestelmä Valmet DNA:lle

Abstract

Tässä opinnäytetyössä suunniteltiin ja toteutettiin vesiprosessille vaihtoehtoinen Siemens-pohjainen ohjausjärjestelmä Valmet DNA -järjestelmän rinnalle. Työn toimeksiantajana toimi Tampereen ammattikorkeakoulu ja sen tarkoituksena oli laajentaa sekä monipuolistaa automaatiotekniikan opetusmahdollisuuksia koulun prosessiautomaatiolaboratoriossa.

Työtä varten tarkasteltiin toteutuksen kannalta keskeisiä prosessi-, automaatio- ja säätötekniikan osa-alueita. Tarkastelun perusteella muodostettua teoreettista pohjaa ja olemassa olevan järjestelmän dokumentaatiota hyödyntäen tutkittiin prosessilaitteiston sekä Valmet DNA -järjestelmän toiminnallisuutta ja rakennetta. Laitteistoa tutkittaessa havaittiin prosessinohjausliitännässä olevan päivitystarvetta, joka päätettiin toimeksiantajan kanssa ratkaista uuden järjestelmän toteutuksen yhteydessä. Laitteistosta tehdyn selvityksen mukaan määriteltiin Siemens -ohjausjärjestelmän sekä liitinpäivityksen toteutukseen soveltuvat osat ja suunniteltiin järjestelmän rakenne ja kytkennät.

Määrittelyn ja suunnittelun jälkeen toteutukseen tarvittavat osat hankittiin ja Siemens-ohjauskeskus sekä järjestelmän liitinpäivitys toteutettiin. Keskuksen ja liitinpäivityksen valmistuttua ohjausjärjestelmän I/O ja muut liitännät testattiin ja Siemens-ohjausjärjestelmälle suunniteltiin ja toteutettiin prosessiohjelma. Prosessiohjelman toiminta testattiin ja sen todettiin pääosin vastaavan Valmet DNA -järjestelmän toiminnallisuuksia.

Siemens-ohjausjärjestelmän toteutus onnistui suunnitelmien mukaisesti ja työn tavoitteet saavutettiin. Vaihtoehtoinen ohjausjärjestelmä tarjoaa entistä monipuolisemmat mahdollisuudet prosessiautomaation opetukseen ja harjoitustöihin sekä mahdollisuuden vertailla eri ohjausjärjestelmien toimintaa saman prosessin ohjaamisessa. Jatkokehityksenä järjestelmä voitaisiin liittää laboratorion muuhun laitteistoon ja täten laajentaa tiedonkeruuta järjestelmästä. Ohjausjärjestelmän toteutuksessa huomioitiin myös mahdolliset tulevaisuuden laajennukset ja täten käytöstä poistettujen tai uusien toimintojen lisääminen järjestelmään on mahdollista ilman suuria muutoksia.

The purpose of this thesis was to design and implement an alternative Siemens-based control system for a Valmet DNA controlled water process. The project was commissioned by Tampere University of Applied Sciences with the objective of expanding the teaching possibilities in automation technology.

The key aspects of process, automation, and control engineering relevant to the project were first reviewed. Utilizing the established theoretical framework and available documentation, the functionality and structure of the existing system were then examined.

Based on the assessment of the Valmet DNA system, the Siemens-based control solution was designed. The required components were procured and assembled, and a process control program was developed. Finally, the new control system was tested to confirm correct functionality.

The implementation of the Siemens-based control system was successful, and its functionality corresponded well with that of the Valmet DNA system. The alternative control system enhances the possibilities for laboratory exercises in process automation and enables comparison between different systems controlling the same process. Future development could include integration with other laboratory equipment or additional process control features.