Metso DNA-automaatiojärjestelmän simulointiympäristön luominen

Abstract

Opinnäytetyön aiheena oli suunnitella Metropolia Ammattikorkeakoululle Metso DNA-automaatiojärjestelmää ja Matlab Simulink simulointiohjelmistoa yhdistävä simulointiympäristö. Suunnittelutehtävä jaettiin kahteen osaan, joista ensimmäisessä rakennetaan simulaattori, jossa prosessimalli sijaitsee ohjelmassa Matlab Simulink, mutta PID-säädin puolestaan Metso DNA-automaatiojärjestelmässä. Työn toinen osio sisältää prosessisimulaattorin, jossa monimutkaisempi säätöalgoritmi on sijoitettu Matlab Simulink-prosessimallin yhteyteen. Prosessisimulaattoreiden käyttöliittymät sijaitsevat Metso DNA-ympäristössä ja ovat käytettävissä valvomo-ohjelmiston DNAuse kautta. Prosessimallin ja Metso DNA-automaatiojärjestelmän välisessä reaaliaikaisessa tiedonsiirrossa käytettiin Metson OPC-palvelinta.

Työn teoriaosassa perehdyttiin eri OPC-määritelmiin ja simulaattorin rakentamiseen sekä virittämiseen liittyviin kysymyksiin. Simulointikokonaisuus rakennettiin siten, että seuraavat kriteerit täyttyvät: simulaattorien käyttöliittymien kautta on tarvittaessa mahdollista muuttaa prosessiohjauksen säätöparametreja, prosessimallin muokkaus muuhun käyttöön on helposti toteutettavissa, annettiin tarvittavat ohjeet simulointiympäristön käynnistykseen ja käyttöön liittyviin yksityiskohtiin.

Simulointiympäristö suunniteltiin ja rakennettiin onnistuneesti. Prosessisimulaattoreilla suoritettiin askelkokeet ja simulaattorit todettiin käyttökelpoisiksi.

The main goal of this thesis is to create a simulation environment that links together Metso DNA automation system and Matlab Simulink engineering software. This task is being performed in two steps. At first, a simulator, which has a process model in Matlab Simulink software and PID-controller in Metso DNA system, is designed. After that the main attention is paid to the process simulator where a complex regulation algorithm is integrated into the process model created in Matlab Simulink. For both simulators have been designed a human–machine interface (HMI) in Metso DNA environment. Real-time communication between Matlab Simulink engineering software and Metso DNA automation system is managed via OPC server.

The theoretical part of this thesis studies different OPC-specifications that are used in industrial automation, and the topics related to construction and tuning of process simulators. Simulation environment was created taking into account the following criteria: the simulator HMI-interface allows the operator to edit the process parameters during the simulation. If necessary, the process model created in Matlab Simulink can be easily customized for other simulation purposes. There are useful hints how to apply and control the simulation environment.

The process simulators were tuned and step responses were carried out to prove that the simulators are designed and built successfully.