Teollinen internet joustavissa tuotantojärjestelmissä
Hakala, Petteri Juhani (2016)
2016
Automaatiotekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-06-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201605254105
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201605254105
Tiivistelmä
Tässä diplomityössä tarkastellaan joustavan tuotantojärjestelmän rajapintoja teolliseen internetin. Lisäksi tarkastellaan OPC Unified Architecture:n (UA) hyödyntämistä tiedon keräämiseen järjestelmästä, sekä sen välittämiseen teolliseen internetiin. Työ toimii jatkotutkimuksena aiemmille Fastems Oy Ab:lle (jatkossa Fastems) tehdyillä diplomitöille, joissa tarkastellaan OPC UA:n hyödyntämistä joustavissa tuotanto-järjestelmissä.
Tämän työn ensisijaisena lähtökohtana on tarkastella kuinka datan kerääminen ja välittäminen teolliseen internetiin voidaan toteuttaa hyödyntäen tuotantojärjestelmän nykyistä rakennetta ja arkkitehtuuria datan keräämisessä. Tämän vuoksi OPC UA valikoitui tutkittavaksi arkkitehtuuriksi toteutukseen. Työssä käsitellään myös OPC UA:han ja teolliseen internetiin liitettyjä muita tiedonsiirtoprotokollia, sekä teollisen internetin mahdollistavien IoT-palvelujen soveltuvuutta Fastemsin toimintaan. Teollisen internetin integraation lisäksi työssä pohditaan kokonaisuutta OPC UA:n hyödyntämiseen joustavan tuotantojärjestelmän tulevaisuuden rajapintana myös muille laitteille ja sovelluksille.
OPC UA:n soveltuvuutta toteutukseen testattiin toteuttamalla tiedonsiirto valikoidulle IoT-alustalle kahdella erilaisella järjestelmäarkkitehtuurilla. Tehtyjen toteutusten avulla kyettiin arvioimaan erilaisten arkkitehtuurien soveltuvuutta käytettäväksi ratkaisuksi, sekä tutkimaan OPC UA:n käytettävyyttä ja suorituskykyä erilaisissa ratkaisuissa.
OPC UA osoittautui toimivaksi ratkaisuksi datan keräämiseksi tuotantojärjestelmästä, mutta laitteilta IoT-alustalle siirrettävää dataa ja toimilaitteilta vaadittavaa suorituskykyä tulee arvioida tapauskohtaisesti. OPC UA sovelluksen avulla kyettiin myös siirtämään dataan IoT-alustalle, hyödyntäen välissä käytettävää yhdyskäytävää. OPC UA perustuu palvelin-asiakas-mallin tiedonsiirtoon, joka vaatii yhteyden muodostamisen asiakassovelluksen ja palvelimen välille. Jatkuva yhteys laitteiden välillä kuormittaa järjestelmän laitteita, etenkin jos dataa halutaan välittää useammalle asiakassovellukselle. Etenkin IoT kommunikointiin soveltuvat tehokkaammin yhteydettömät julkaisija-tilaaja-mallin tiedonsiirtoprotokollat.
Tämän työn ensisijaisena lähtökohtana on tarkastella kuinka datan kerääminen ja välittäminen teolliseen internetiin voidaan toteuttaa hyödyntäen tuotantojärjestelmän nykyistä rakennetta ja arkkitehtuuria datan keräämisessä. Tämän vuoksi OPC UA valikoitui tutkittavaksi arkkitehtuuriksi toteutukseen. Työssä käsitellään myös OPC UA:han ja teolliseen internetiin liitettyjä muita tiedonsiirtoprotokollia, sekä teollisen internetin mahdollistavien IoT-palvelujen soveltuvuutta Fastemsin toimintaan. Teollisen internetin integraation lisäksi työssä pohditaan kokonaisuutta OPC UA:n hyödyntämiseen joustavan tuotantojärjestelmän tulevaisuuden rajapintana myös muille laitteille ja sovelluksille.
OPC UA:n soveltuvuutta toteutukseen testattiin toteuttamalla tiedonsiirto valikoidulle IoT-alustalle kahdella erilaisella järjestelmäarkkitehtuurilla. Tehtyjen toteutusten avulla kyettiin arvioimaan erilaisten arkkitehtuurien soveltuvuutta käytettäväksi ratkaisuksi, sekä tutkimaan OPC UA:n käytettävyyttä ja suorituskykyä erilaisissa ratkaisuissa.
OPC UA osoittautui toimivaksi ratkaisuksi datan keräämiseksi tuotantojärjestelmästä, mutta laitteilta IoT-alustalle siirrettävää dataa ja toimilaitteilta vaadittavaa suorituskykyä tulee arvioida tapauskohtaisesti. OPC UA sovelluksen avulla kyettiin myös siirtämään dataan IoT-alustalle, hyödyntäen välissä käytettävää yhdyskäytävää. OPC UA perustuu palvelin-asiakas-mallin tiedonsiirtoon, joka vaatii yhteyden muodostamisen asiakassovelluksen ja palvelimen välille. Jatkuva yhteys laitteiden välillä kuormittaa järjestelmän laitteita, etenkin jos dataa halutaan välittää useammalle asiakassovellukselle. Etenkin IoT kommunikointiin soveltuvat tehokkaammin yhteydettömät julkaisija-tilaaja-mallin tiedonsiirtoprotokollat.