Real-time condition monitoring of Ethernet based automation networks

Automaatiojärjestelmien nopeasti kasvava tiedonsiirtotarve luo yhä suurempia haasteita automaation tietoverkoille sekä niiden ylläpidolle. Näiden haasteiden vähentämiseksi verkkoa tulee valvoa sekä hallita verkkoympäristön vaatimalla laajuudella. Tämän tutkimuksen painopiste on verkonvalvonnassa ja sen soveltamisessa automaatiojärjestelmien Ethernet-pohjaisiin tietoliikenneverkkoihin. Verkonvalvonnan tulee olla jokapäiväinen työkalu yrityksen verkkoympäristön toiminnan tukena. Valvontajärjestelmän avulla varmistetaan verkon oikea toiminta sekä vähennetään suunnittelemattomia tuotantoa häiritseviä katkoksia. Tässä diplomityössä tutkittiin kirjallisuusselvityksen avulla verkonvalvonnan menetelmiä ja käytäntöjä perinteisen informaatioteknologian näkökulmasta. Työssä pohdittiin näiden menetelmien ja käytäntöjen soveltuvuutta Ethernet-pohjaisiin automaatioverkkoihin. Aluksi perehdyttiin automaatioverkkoihin ja näiden verkkojen vaatimuksiin. Vaatimusten pohjalta ymmärrettiin verkon toimintaan vaikuttavat tekijät sekä toiminnan varmistamisen kriittisyys. Tiedonsiirtoprotokollien standardiviitemallien avulla luotiin teoriapohja automaatioverkon profiileille sekä verkonvalvontaan soveltuville protokollille. Tutkimuksessa perehdyttiin myös virtausteknologioihin sekä näiden teknologioiden hyödyntämiseen automaation verkonvalvonnan tarkoituksissa. Verkonhallinnan viitemallit tarjoavat ohjeistuksen verkonhallinnan ja -valvonnan osa-alueiden toteuttamiseksi sekä liittämiseksi osaksi yrityksen jokapäiväistä liiketoimintaa. Tämän diplomityön tavoitteena oli toteuttaa teoriapohjan perusteella verkonvalvontakokokonaisuus, joka soveltuu työn tilaajan tarpeisiin. Verkonvalvontakokonaisuus toteutettiin avoimen lähdekoodin sovelluksilla. Näiden sovellusten avulla vastattiin vikojenvalvonnan sekä suorituskyvynvalvonnan osa-alueiden vaatimuksiin. Verkonvalvontajärjestelmän avulla voidaan vähentää verkon vikaantumista ja lyhentää vianselvityksen kestoa. Valvontajärjestelmän avulla toteutettiin verkon rakenteen visualisointi sekä lisättiin verkon läpinäkyvyyttä verkonylläpitäjälle

Real-time condition monitoring of Ethernet based automation networks

Automaatiojärjestelmien nopeasti kasvava tiedonsiirtotarve luo yhä suurempia haasteita automaation tietoverkoille sekä niiden ylläpidolle. Näiden haasteiden vähentämiseksi verkkoa tulee valvoa sekä hallita verkkoympäristön vaatimalla laajuudella. Tämän tutkimuksen painopiste on verkonvalvonnassa ja sen soveltamisessa automaatiojärjestelmien Ethernet-pohjaisiin tietoliikenneverkkoihin. Verkonvalvonnan tulee olla jokapäiväinen työkalu yrityksen verkkoympäristön toiminnan tukena. Valvontajärjestelmän avulla varmistetaan verkon oikea toiminta sekä vähennetään suunnittelemattomia tuotantoa häiritseviä katkoksia. Tässä diplomityössä tutkittiin kirjallisuusselvityksen avulla verkonvalvonnan menetelmiä ja käytäntöjä perinteisen informaatioteknologian näkökulmasta. Työssä pohdittiin näiden menetelmien ja käytäntöjen soveltuvuutta Ethernet-pohjaisiin automaatioverkkoihin. Aluksi perehdyttiin automaatioverkkoihin ja näiden verkkojen vaatimuksiin. Vaatimusten pohjalta ymmärrettiin verkon toimintaan vaikuttavat tekijät sekä toiminnan varmistamisen kriittisyys. Tiedonsiirtoprotokollien standardiviitemallien avulla luotiin teoriapohja automaatioverkon profiileille sekä verkonvalvontaan soveltuville protokollille. Tutkimuksessa perehdyttiin myös virtausteknologioihin sekä näiden teknologioiden hyödyntämiseen automaation verkonvalvonnan tarkoituksissa. Verkonhallinnan viitemallit tarjoavat ohjeistuksen verkonhallinnan ja -valvonnan osa-alueiden toteuttamiseksi sekä liittämiseksi osaksi yrityksen jokapäiväistä liiketoimintaa. Tämän diplomityön tavoitteena oli toteuttaa teoriapohjan perusteella verkonvalvontakokokonaisuus, joka soveltuu työn tilaajan tarpeisiin. Verkonvalvontakokonaisuus toteutettiin avoimen lähdekoodin sovelluksilla. Näiden sovellusten avulla vastattiin vikojenvalvonnan sekä suorituskyvynvalvonnan osa-alueiden vaatimuksiin. Verkonvalvontajärjestelmän avulla voidaan vähentää verkon vikaantumista ja lyhentää vianselvityksen kestoa. Valvontajärjestelmän avulla toteutettiin verkon rakenteen visualisointi sekä lisättiin verkon läpinäkyvyyttä verkonylläpitäjälle

Logistiikkakeskuksen tuotantokoneiden turvallisuuden parantaminen

Opinnäytetyössä suunniteltiin, rakennettiin, ohjelmoitiin, testattiin ja käyttöönotettiin turvapiirejä olemassa oleviin tuotantokoneisiin. Työ pohjautui Saarioinen Oy Keskuslähettämössä aikaisemmin toteutettuun turvallisuuskartoitukseen. Kartoituksen perusteella logistiikkakeskuksesta valittiin kolme erilaista kohdetta, joiden turvallisuudessa oli havaittu puutteita. Työn suunnitteluosuus sisälsi turvapiirien suunnittelun, laskennan, piirikaaviot, kokoonpanopiirustukset, kaapeli- ja kytkentäluettelot sekä osaluettelot. Suunnitteluvaiheessa perehdyttiin konedirektiiviin ja SFS-EN ISO 13849-1 koneturvallisuuden standardiin. Määräyksiin perehtyminen oli välttämätöntä turvapiirien suunnitteluvirheiden välttämiseksi. Suunnitteluosuus pohjautui muilta osin aikaisempaan työkokemukseen. Työn rakennusosuudessa tilattiin turvapiireissä tarvitut komponentit, rakennettiin keskus, kaapeloitiin sekä asennettiin kaikki laitteet paikoilleen suunnitelmien mukaisesti. Komponenttien valinnassa huomioitiin niiden soveltuvuus turvapiireihin ja niillä saavutettavat turvallisuuden suoritustasot. Työn ohjelmointiosuudessa ohjelmoitiin elevaattorin automaatiokeskukseen asennettuun Sickin ohjelmoitavaan turvaohjaimeen ohjelma. Turvaohjaimella valvotaan ja ohjataan elevaattorin turvapiiriä. Ohjelmointiosuudessa ohjelmoitiin myös olemassa oleviin Siemensin logiikoihin ohjelmat, jotka liittyivät lavanpurkajan lavamakasiinin ja sivuttaissiirtäjien turvapiireihin. Olemassa olevaan WinCC-käyttöliittymään tehtiin ohjelmamuutoksia turvapiirien tilojen havainnollistamiseksi. Työn tavoite oli suunnitella ja toteuttaa turvapiirit valittuihin kohteisiin.In this bachelor's thesis safety circuits for existing production machines were designed, built, programmed, tested and commissioned. The work was based on a previously implemented safety survey commissioned by Saarioinen Oy keskuslähettämö. Three different kinds of machines were chosen from the logistics center, because those were found to be deficient as to safety. The planning of the work included planning of the safety circuits, design values, circuit diagrams, board layouts, wiring-, connection-, and part lists. In the design phase the author familiarized himself with the Machinery Directive and SFS-EN ISO 13849-1 standard for machine safety. An orientation to the regulations was necessary for avoiding errors in the safety circuit design. The author had internalised this knowledge through previous work experience in another field. At the construction stage the parts for the safety circuits were ordered, an automation board was constructed, the cabling was conducted and installation of all the devices was conducted as planned. Selecting the components required taking into consideration the suitability of the safety circuits and the safety performance levels achieved through them. At the programming stage of the work a software was programmed to the Sick programmable safety controller which was mounted in the elevator automation board. The safety controller is monitored and controlled by the elevator safety circuits. At the programming stage a software was also programmed into the existing Siemens PLCs in connection with the pallet magazine and pushers safety circuits. Changes in the programming were implemented to the existing WinCC interface to illustrate the facilities of the safety circuits. The objective of this project was to plan and implement a safety system for the chosen targets