Simulation Study of Wired/Wireless Fieldbus Systems Using Store and Forward Mode

Fieldbus is a specific class of LAN technology, through which the communication process in industrial applications is integrated. The extent of using the wireless communications in most applications, leading to design hybrid wired/wireless fieldbus systems is based on standard PROFIBUS protocol. Because of the difference in physicalmedia such as bit rate and/or frame format between wired domain and wireless domain, there is a need to use a method to overcome traffic congestion that may occur in the intermediate systems as a result of the heterogeneity in the physical media. Within this work the intermediate systems (repeaters) are suggested to work as store-and-forward mode. The main objectives of this work is to develop simulation tools for the hybrid wired/wireless PROFIBUS architectures in order to perform behavioral study of such network protocols. The use of our developed simulation tools has indeed enabled us totest different network configurations and different parameters settings more easily, cheaper, and faster than in a real application

Standardized Collection of Production Data in Factory Environment

Tiedonkeruujärjestelmiä ollaan hyödynnetty tuotantoprosessien tuottaman datan keräämisessä jo pitkään. Nämä järjestelmät ovat kuitenkin tyypillisesti olleet erillisiä järjestelmiä, eikä dataa ole voitu kuljettaa hyödynnettäväksi muihin tietojärjestelmiin. Tiedonkeruun standardoinnin ja järjestelmäintegraation tavoitteena on, että tehtaan lattiatason järjestelmistä kerätty data saadaan kuljetettua aina liiketoimintatasolle asti, jolloin sitä on mahdollista hyödyntää useissa eri sovelluksissa. Tässä työssä perehdytään järjestelmäintegraatioon liittyviin standardeihin ja parhaisiin käytäntöihin, OPC-integraatiotekniikkaan sekä tietoturvamalleihin automaatioverkon suojaamiseksi. Työ koostuu kirjallisuustutkimusosasta sekä osasta, joka käsittelee työn tilannutta yritystä ja sen lähtötietojen kartoittamista integraatiohanketta varten. Kirjallisuustutkimusosassa paneudutaan aluksi alan standardeihin ja tietomalleihin, joissa kuvataan teollisen tuotantoympäristön toimijoita sekä tieto- ja datavirtoja. Seuraavaksi käsitellään työn kannalta oleellisia automaatiojärjestelmiin liittyviä tiedonsiirtotekniikoita sekä Microsoftin kehittämää COM/DCOM-tekniikkaa, johon perinteinen OPC perustuu. Tämän jälkeen tutustutaan edellä mainittuun integraatiotekniikkaan eli OPC:iin, sen seuraajaan OPC UA:iin sekä tiedonkeruun tietoturvallisuusmenettelyihin. Kohdeyritystä käsittelevässä osuudessa kerrotaan kohdeyrityksen lähtötilanteesta ja millaisia ongelmia ja tarpeita tiedonkeruuhankkeella tulisi pystyä ratkaisemaan. Osiossa käsitellään myös kohdeyritykselle suunniteltua tietomallia ja tuotantolinjoista tehtyä dokumentaatiota. Työn aikana tehdyt havainnot ja havaintojen pohjalta tehdyt suositukset jatkotoimenpiteistä on esitetty osion loppupuolella. Työn tuloksena saatiin kartoitettua kohdeyrityksen lähtötilanne tiedonkeruuhankkeen tarpeiden ja tuotantolinjojen osalta. Havaintojen perusteella pystyttiin muodostamaan kokonaiskuva jatkotoimenpiteistä, joiden avulla tiedonkeruuhanketta voidaan viedä eteenpäin. Ohessa laadittiin tiedonkeruuhankkeen kannalta ohjeistus automaatiojärjestelmien hankintaa varten, jotta jatkossa oleelliset asiat osataan ottaa huomioon. Tällöin järjestelmien käyttöönotto nopeutuu ja järjestelmät ovat yhtenäisempiä

A service orientated architecture and wireless sensor network approach applied to the measurement and visualisation of a micro injection moulding process. Design, development and testing of an ESB based micro injection moulding platform using Google Gadgets and business processes for the integration of disparate hardware systems on the factory shop floor

Factory shop floors of the future will see a significant increase in interconnected devices for monitoring and control. However, if a Service Orientated Architecture (SOA) is implemented on all such devices then this will result in a large number of permutations of services and composite services. These services combined with other business level components can pose a huge challenge to manage as it is often difficult to keep an overview of all the devices, equipment and services. This thesis proposes an SOA based novel assimilation architecture for integrating disparate industrial hardware based processes and business processes of an enterprise in particular the plastics machinery environment. The key benefits of the proposed architecture are the reduction of complexity when integrating disparate hardware platforms; managing the associated services as well as allowing the Micro Injection Moulding (µIM) process to be monitored on the web through service and data integration. An Enterprise Service Bus (ESB) based middleware layer integrates the Wireless Sensor Network (WSN) based environmental and simulated machine process systems with frontend Google Gadgets (GGs) based web visualisation applications. A business process framework is proposed to manage and orchestrate the resulting services from the architecture. Results from the analysis of the WSN kits in terms of their usability and reliability showed that the Jennic WSN was easy to setup and had a reliable communication link in the polymer industrial environment with the PER being below 0.5%. The prototype Jennic WSN based µIM process monitoring system had limitations when monitoring high-resolution machine data, therefore a novel hybrid integration architecture was proposed. The assimilation architecture was implemented on a distributed server based test bed. Results from test scenarios showed that the architecture was highly scalable and could potentially allow a large number of disparate sensor based hardware systems and services to be hosted, managed, visualised and linked to form a cohesive business process