Tislauskolonnin ympäristövalvonta IoT-laitteella
Tanriverdi, Bedri (2024)
2024
Teknisten tieteiden kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Engineering Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. Only for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2024-09-24
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202409048539
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202409048539
Tiivistelmä
Teollisuuden tislausprosessit ovat kriittisiä vaiheita useilla teollisuudenaloilla. Ympäristöolosuhteiden muutokset voivat vaikuttaa merkittävästi lopputuotteen laatuun. Digitalisaation myötä teollisuuden automaatiojärjestelmät ovat kehittyneet ja IoT-teknologiat (Internet of Things) tarjoavat uusia mahdollisuuksia prosessien valvontaan. Tässä työssä toteutetaan ympäristön valvontajärjestelmä alkoholin tislausprosessiin, joka on herkkä olosuhteiden muutoksille. Työn tavoitteena on kehittää ympäristön valvontajärjestelmä, joka voidaan integroida osaksi tislauskolonnin Valmet DNA-automaatiojärjestelmää (Dynamic Network of Application).
Työ jakautuu kahteen osaan. Teoriaosuudessa tarkastellaan IoT-teknologiaa ja työn kannalta keskeisiä tiedonsiirtoprotokollia yleisellä tasolla. Käytännön osuuden alussa perehdytään työssä käytettäviin laitteisiin ja ohjelmiin, jonka jälkeen kuvataan yksityiskohtaisesti käytännön toteutus. RuuviTag-anturien mittaustiedot toimitetaan Ruuvi Gateway -reitittimelle käyttäen BLE-teknologiaa (Bluetooth Low Energy), joka mahdollistaa energiatehokkaan ja langattoman yhteyden laitteiden välillä. Reititin konfiguroidaan julkaisemaan mittaustiedot julkiseen MQTT-välittäjäpalvelimeen (Message Queuing Telemetry Transport), josta ne tilataan jatkokäsittelyä varten Node-RED-ohjelmistoympäristöön. Ympäristön olosuhteiden kannalta kriittiset muuttujat syötetään Prosys OPC Oy:n tarjoamaan Simulation Server -sovellukseen, joka demonstroi tässä työssä Valmet DNA-automaatiojärjestelmän OPC UA -palvelinta (Open Platform Communications Unified Architecture). Lisäksi jokainen toimitettu mittaustieto tallennetaan lokitiedostoon.
Työn tuloksena saadaan RuuviTag-anturien mittaustiedot näkymään OPC UA -testipalvelimella. Tulokset osoittavat, että kehitetty IoT-pohjainen ympäristön valvontajärjestelmä on kustannustehokas ja integroitavissa teollisuuden automaatiojärjestelmiin, joissa on OPC UA -liitännäisyys. Tämä järjestelmä mahdollistaa reaaliaikaisen ympäristön valvonnan ja tarjoaa kriittistä tietoa prosessien optimointiin ja turvallisuuden parantamiseen.
Työ jakautuu kahteen osaan. Teoriaosuudessa tarkastellaan IoT-teknologiaa ja työn kannalta keskeisiä tiedonsiirtoprotokollia yleisellä tasolla. Käytännön osuuden alussa perehdytään työssä käytettäviin laitteisiin ja ohjelmiin, jonka jälkeen kuvataan yksityiskohtaisesti käytännön toteutus. RuuviTag-anturien mittaustiedot toimitetaan Ruuvi Gateway -reitittimelle käyttäen BLE-teknologiaa (Bluetooth Low Energy), joka mahdollistaa energiatehokkaan ja langattoman yhteyden laitteiden välillä. Reititin konfiguroidaan julkaisemaan mittaustiedot julkiseen MQTT-välittäjäpalvelimeen (Message Queuing Telemetry Transport), josta ne tilataan jatkokäsittelyä varten Node-RED-ohjelmistoympäristöön. Ympäristön olosuhteiden kannalta kriittiset muuttujat syötetään Prosys OPC Oy:n tarjoamaan Simulation Server -sovellukseen, joka demonstroi tässä työssä Valmet DNA-automaatiojärjestelmän OPC UA -palvelinta (Open Platform Communications Unified Architecture). Lisäksi jokainen toimitettu mittaustieto tallennetaan lokitiedostoon.
Työn tuloksena saadaan RuuviTag-anturien mittaustiedot näkymään OPC UA -testipalvelimella. Tulokset osoittavat, että kehitetty IoT-pohjainen ympäristön valvontajärjestelmä on kustannustehokas ja integroitavissa teollisuuden automaatiojärjestelmiin, joissa on OPC UA -liitännäisyys. Tämä järjestelmä mahdollistaa reaaliaikaisen ympäristön valvonnan ja tarjoaa kriittistä tietoa prosessien optimointiin ja turvallisuuden parantamiseen.