Verkonvalvonta tehdasympäristössä
Asikainen, Paavo (2022)
Asikainen, Paavo
2022
Tieto- ja sähkötekniikan kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Computing and Electrical Engineering
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2022-08-29
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202208296795
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202208296795
Tiivistelmä
Automaatio on merkittävä osa modernia yhteiskuntaa, ja sen tarpeen lisääntyminen on saanut aikaan nopean automaatioverkkojen kehityksen muun muassa prosessiteollisuudessa. Kun automaatioverkot laajenevat ja kriittiset järjestelmät siirtyvät verkkoon, niiden ylläpito on entistä haastavampaa. Verkonvalvonnan päätehtävänä on tuottaa tietoa verkon tilasta, jotta verkon ylläpito on helpompaa ja resurssit voidaan hyödyntää tehokkaammin. Automaatioverkkojen toimintaperiaatteet ja ominaispiirteet luovat erilaisia vaatimuksia verkonvalvonnalle sekä verkonvalvontaohjelmistoille. Kandidaatintyön tavoitteena on esitellä automaatioverkkojen ja UPM Kymin sellutehtaan asettamia vaatimuksia verkonvalvonnalle, sekä selvittää avoimen lähdekoodin verkonvalvontaohjelmisto Zabbixin soveltuvuutta sellutehtaan automaatioverkon valvontaan. Kandidaatintyö on tehty toimeksiantona UPM Kymin sellutehtaalle.
Työn teoriaosuudessa tutustutaan Ethernet-pohjaisten lähiverkkojen tekniikoihin ja rakenteisiin sekä automaatioverkkojen ominaispiirteisiin. Lisäksi teoriaosuudessa käsitellään verkonvalvonnan hyötyjä, pääelementtejä, nykypäivän tekniikoita ja protokollia sekä yleisiä vaatimuksia automaatioverkkojen näkökulmasta. Työn tutkimusosassa selvitetään UPM Kymin sellutehtaan verkonvalvonnan nykytilaa sekä millaisia vaatimuksia ja tavoitteita verkonvalvonnalle asetetaan. Verkonvalvontaohjelmisto Zabbixin arkkitehtuuria, toimintaperiaatteita ja ominaisuuksia verrataan asetettuihin vaatimuksiin.
Työssä havaittiin, että automaatioverkkojen hierarkkinen ja heterogeeninen rakenne, tiukat luotettavuus- ja reaaliaikavaatimukset sekä tietoturva asettaa merkittävimmät yleiset vaatimukset verkonvalvonnalle. UPM Kymin sellutehdas painottaa vaatimuksissaan verkonvalvontaohjelmiston helppokäyttöisyyttä, saavutettavuutta, käyttöönoton helppoutta, yhteensopivuutta sekä ohjelmiston tietoturvallista käyttöä. Oleellisimpien toimintojen osalta vaatimuksiksi esitetään vikojen havainnointia ja selvitystä sekä kerätyn datan visualisointia. Zabbixin monipuoliset ominaisuudet vastaavat hyvin esitettyihin vaatimuksiin. Näitä ominaisuuksia ovat selainpohjainen käyttöliittymä, kattavat mahdollisuudet datan keräämiseen, laajennettavuus, ennakoiva vikojen havainnointi ja reaaliaikaiset topologiakartat. Zabbixin monipuoliset ominaisuudet ja UPM Kymin sellutehtaan automaatioverkon laajuus voivat kuitenkin vaikeuttaa ohjelmiston käyttöönottoa.
UPM Kymin sellutehtaalla ei tällä hetkellä ole käytössä yhtenäistä toimintatapaa tai ohjelmistoa automaatioverkon valvontaan. Täten kandidaatintyön pohjalta Zabbixin käyttöönottoa UPM Kymin sellutehtaan automaatioverkon valvontaan voidaan suositella. Verkonvalvonnan avulla voidaan helpottaa verkon ylläpitoa sekä verkkosuunnittelua, jotka ovat avainasemassa automaatioverkon korkean palvelunlaadun saavuttamiseksi. Automaatioverkon korkea palvelunlaatu takaa sellutehtaan tuotantoprosessin tehokkaan hallinnan, jolloin lopputuotteen valmistus toteutuu turvallisesti ja kustannustehokkaasti.
Työn teoriaosuudessa tutustutaan Ethernet-pohjaisten lähiverkkojen tekniikoihin ja rakenteisiin sekä automaatioverkkojen ominaispiirteisiin. Lisäksi teoriaosuudessa käsitellään verkonvalvonnan hyötyjä, pääelementtejä, nykypäivän tekniikoita ja protokollia sekä yleisiä vaatimuksia automaatioverkkojen näkökulmasta. Työn tutkimusosassa selvitetään UPM Kymin sellutehtaan verkonvalvonnan nykytilaa sekä millaisia vaatimuksia ja tavoitteita verkonvalvonnalle asetetaan. Verkonvalvontaohjelmisto Zabbixin arkkitehtuuria, toimintaperiaatteita ja ominaisuuksia verrataan asetettuihin vaatimuksiin.
Työssä havaittiin, että automaatioverkkojen hierarkkinen ja heterogeeninen rakenne, tiukat luotettavuus- ja reaaliaikavaatimukset sekä tietoturva asettaa merkittävimmät yleiset vaatimukset verkonvalvonnalle. UPM Kymin sellutehdas painottaa vaatimuksissaan verkonvalvontaohjelmiston helppokäyttöisyyttä, saavutettavuutta, käyttöönoton helppoutta, yhteensopivuutta sekä ohjelmiston tietoturvallista käyttöä. Oleellisimpien toimintojen osalta vaatimuksiksi esitetään vikojen havainnointia ja selvitystä sekä kerätyn datan visualisointia. Zabbixin monipuoliset ominaisuudet vastaavat hyvin esitettyihin vaatimuksiin. Näitä ominaisuuksia ovat selainpohjainen käyttöliittymä, kattavat mahdollisuudet datan keräämiseen, laajennettavuus, ennakoiva vikojen havainnointi ja reaaliaikaiset topologiakartat. Zabbixin monipuoliset ominaisuudet ja UPM Kymin sellutehtaan automaatioverkon laajuus voivat kuitenkin vaikeuttaa ohjelmiston käyttöönottoa.
UPM Kymin sellutehtaalla ei tällä hetkellä ole käytössä yhtenäistä toimintatapaa tai ohjelmistoa automaatioverkon valvontaan. Täten kandidaatintyön pohjalta Zabbixin käyttöönottoa UPM Kymin sellutehtaan automaatioverkon valvontaan voidaan suositella. Verkonvalvonnan avulla voidaan helpottaa verkon ylläpitoa sekä verkkosuunnittelua, jotka ovat avainasemassa automaatioverkon korkean palvelunlaadun saavuttamiseksi. Automaatioverkon korkea palvelunlaatu takaa sellutehtaan tuotantoprosessin tehokkaan hallinnan, jolloin lopputuotteen valmistus toteutuu turvallisesti ja kustannustehokkaasti.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8798]