Hajautetun automaation käyttö osana simulaatiota

Työssä perehdytään simulaatiotekniikkaan, jossa käytetään osana fyysistä laitteistoa, ja siihen tarvittaviin komponentteihin, kuten ohjelmistorajapintoihin sekä kenttäväylään. Työssä tutustutaan myös IEC 61131-3 ja IEC 61499 -standardien mukaisiin toimintolohkomalleihin, joita käytetään automaatiossa. Näiden perusteella kehitetään järjestelmä, jonka avulla Simulink-ympäristössä voidaan oman toimintolohkon avulla käyttää taajuusmuuttajaa osana simulaatiota. Tällaisen reaaliaikaisen systeemin eri osien väliseen synkronointiin kiinnitetään myös huomiota. Järjestelmää testataan simulaatiomallilla, jossa syötetään vääntömomenttiohje taajuusmuuttajalle, joka mittaa siihen kytketyn moottorin pyörimisnopeuden. Mallilla voidaan esimerkiksi arvioida kuorman hitausmomentti. Työssä tutustutaan myös taajuusmuuttajien ohjelmallisiin ominaisuuksiin ja niiden perusteella pohditaan esitetyn kaltaisten järjestelmien käyttöä hajautettuna automaatiojärjestelmänä. Kokeellinen työ tehtiin säätö- ja digitaalitekniikan laboratoriossa vuoden 2010 aikana.

In this thesis Hardware-in-the-Loop simulation and the required components, such as software interfaces and the fieldbus, are studied. The function block models for automation according to IEC 61131-3 and IEC 61499 standards are also introduced. On this basis, a system is developed for using a frequency converter as a function block in a Simulink simulation. The synchronization of such real-time system is also studied. The proposed system is tested with a simulation model in which a torque reference is sent to the frequency converter and the rotational speed of an attached drive is received as a result. The model can be used for estimating the inertia of the load, for instance. The programming features of frequency converters and the use of the proposed simulation system as a distributed automation system are also discussed. The experimental work was conducted in the laboratory of control engineering and digital systems during 2010.