Redundant Ethernet-based fieldbuses

Ethernet-pohjaisten kenttäväylien suosio teollisuudessa on kasvanut viime aikoina voimakkaasti. Ethernet tarjoaa suuren bittinopeuden, edulliset laitteet ja tekniikkaa on tutkittu laajasti. Diplomityö esittelee Ethernet-tekniikan perusteet ja joitakin teollisuudessa käytettäviä Ethernet-pohjaisia kenttäväyläprotokollia. Työn tarkoitus on tehdä tiivis käsikirja eri Ethernet-pohjaisista kenttäväyläprotokollista ja erityisesti niiden redundanttisuusominaisuuksista. Lähempään tarkasteluun on otettu redundantti EtherNet/IP ja sen alemmat kerrokset, sekä implementoitu redundanttisuus ABB:n ACS350-taajuusmuuttajaan.

Teollisuus-Ethernetin teknistaloudellinen selvitys sähkötukkukaupan näkökulmasta

Tässä työssä tarkastellaan keinoja ja tekniikoita, joilla Ethernet-standardin mukainen tiedonsiirtoliikenne voidaan implementoida teollisuudessa kenttälaitetasolle. Työn on tilannut Suomen johtava sähkötukkuliike SLO Oy, joka on kiinnostunut automaatioalan tilanteesta ja tulevaisuuden näkymistä. Työssä käydään läpi Ethernet-tekniikan perusteet, ja sen soveltaminen teollisuudessa kenttäväylänä, sekä muussa automaatiossa. Lisäksi katsotaan läpi tärkeimmät Ethernet-kenttäväyläprotokollat ja menetelmät, joilla Ethernet-tekniikka saadaan vastaamaan teollisuuden vaatimuksiin reaaliaikaisuuden ja deterministisyyden osalta. Työssä haastatellaan muutamia suunnittelutoimistoja, asennusliikkeitä, sekä kahta teollisuuden loppuasiakasta. Näiden haastattelujen, sekä kansainvälisen markkinatutkimuksen pohjalta tarkastellaan alan markkinatilannetta ja toimintamalleja, sekä laaditaan SLO:lle SWOT-analyysi. Analyysin pohjalta tehdään johtopäätöksiä SLO:n toiminnan mahdollisesta laajentamisesta. Tuloksena on kattava selvitys Ethernet-teollisuusautomaatiosta ja Ethernet-tekniikan hyödyntämisestä teollisuudessa yleensäkin. SLO:n kannalta mielenkiintoisimpia vaihtoehtoja ovat Profinet ja EtherCAT-järjestelmät, jotka voisivat olla sopivia SLO:n tuotevalikoimaan.

Metro Ethernet -tekniikka: verkko, palvelut ja suunnittelu

Työ aloitettiin perehtymällä Metro Ethernet verkon eriosiin kuten Ethernet-verkkoon, MultiProtocol Label Switching verkkoon ja näiden verkkojen eriosiin. Työssä siis tarkasteltiin lähemmin Ethernet verkon toimintaa sekä sen tarjoamia standardeja kaistannopeuteen, kaapeli materiaaleihin ja kehysrakenteeseen. Tarkasteltiin myös MultiProtocol Label Swit-ching verkon rakennetta, pakettien reititys perusteita pohjautuen Ethernet verkon kehysrakenteeseen, Internet Protocol over MultiProtocol Label Switching tekniikkaa sekä näihin liittyviä alakäsitteitä kuten palvelunlaatu, virtuaaliyhteys, MAC-osoite jne. Kun työssä oli selvitetty Metro Ethernet verkon taustat ja perusteet voitiin siirtyä tutkimaan Metro Area Network ja Metro Ethernet Networks verkkojen tarkempaa rakennetta ja niiden mahdollisuuksia. Koska työn aiheena on Metro Ethernet-verkko, tulee myös tutkia Metro Ethernet Forum järjestöä jossa päätetään kaikki Metro Ethernet-verkkoon liittyvät asiat ja mm. MEF standardit. MEF standardeja on 16 kappaletta ja ne määrittelevät mm. Metro Ethernet verkon palvelut ja verkon arkkitehtuurin. Viimeisenä tutkimusalueena oli kolmen eri verkkolaitteen tutkiminen ja jo valmiina olevien verkkolaitteiden mahdollisuuksien kartoitus. Laitteiden tutkinnassa perehdyttiin Metro Et-hernet-verkko mahdollisuuksiin jokaisen laitevalmistajan tarjoamalla Internet Protocol over MultiProtocol Label Switching tekniikalla. Lopuksi tutkittiin vielä verkkosuunnitelman poh-jan luomista sekä itse suunnitelmaa, aikaisempien tutkimus tulosten pohjalle. Tutkimuksen tuloksena saatiin Metro Ethernet verkon ja käyttökelpoisten verkkolaitteiden tutkimusraportti ja käyttökelpoinen Metro Ethernet-verkkosuunnitelma jota voi käyttää mahdollisesti suoraan pohjana tai ainakin vertailu pohjana käytännön toteutuksessa.

Langattomat Ethernet-teknologiat ja niiden verkkoturva

Tässä opinnäytetyössä tutustutaan IEEE 802.11 -standardien perheeseen. Työssä esitellään WLAN-yhteyksien evoluutio nykypäivään asti ja niiden suojaus. Lisäksi esitellään kaksi muuta langattoman yhteyden standardia, IEEE 802.16 ja IEEE 802.16, jotka on suunniteltu kattamaan kaupunkialueita. Työ on tehty täysin kirjallisuustutkielmana. Lähteinä on käytetty sekä painettua kirjallisuutta että Internet-lähteitä. WLAN-yhteys tuo mukanaan lähes kaapelittoman verkon, mutta samalla se tarjoaa mahdollisuuden hyväksikäyttää yhteyttä. Tukiasemat ovat oletuksena suojaamattomia ja harva kotikäyttäjä ymmärtää edes mitä langattoman verkon suojaaminen tarkoittaa. Yrityksissä WLAN-suojaus tulisi ottaa edellistä vakavammin, yrityksen liikesalaisuuksien vuotaminen WLAN-yhteyden kautta tulisi olla mahdotonta. Pääpaino työssä on suojaustapojen käsittelyssä mahdollisimman laajasti. Lisäksi annetaan ehdotus kuinka suojata langaton lähiverkko niin kotona kuin yrityksessä. Työtä voidaan käyttää apuna suunnitellessa WLAN-verkon suojaamista.

Modelling non-industrial private forest landowners' strategic decision making by using logistic regression and neural networks: case of predicting the choice of forest taxation basis

Summary

Small-scale non-industrial private forest ownership in the United States : rationale and implications for forest management

Abstract

Analysis of Industrial Granular Flow Applications by Using Advanced Collision Models

Granular flow phenomena are frequently encountered in the design of process and industrial plants in the traditional fields of the chemical, nuclear and oil industries as well as in other activities such as food and materials handling. Multi-phase flow is one important branch of the granular flow. Granular materials have unusual kinds of behavior compared to normal materials, either solids or fluids. Although some of the characteristics are still not well-known yet, one thing is confirmed: the particle-particle interaction plays a key role in the dynamics of granular materials, especially for dense granular materials. At the beginning of this thesis, detailed illustration of developing two models for describing the interaction based on the results of finite-element simulation, dimension analysis and numerical simulation is presented. The first model is used to describing the normal collision of viscoelastic particles. Based on some existent models, more parameters are added to this model, which make the model predict the experimental results more accurately. The second model is used for oblique collision, which include the effects from tangential velocity, angular velocity and surface friction based on Coulomb's law. The theoretical predictions of this model are in agreement with those by finite-element simulation. I n the latter chapters of this thesis, the models are used to predict industrial granular flow and the agreement between the simulations and experiments also shows the validation of the new model. The first case presents the simulation of granular flow passing over a circular obstacle. The simulations successfully predict the existence of a parabolic steady layer and show how the characteristics of the particles, such as coefficients of restitution and surface friction affect the separation results. The second case is a spinning container filled with granular material. Employing the previous models, the simulation could also reproduce experimentally observed phenomena, such as a depression in the center of a high frequency rotation. The third application is about gas-solid mixed flow in a vertically vibrated device. Gas phase motion is added to coherence with the particle motion. The governing equations of the gas phase are solved by using the Large eddy simulation (LES) and particle motion is predicted by using the Lagrangian method. The simulation predicted some pattern formation reported by experiment.

Learning in Product Development Projects - Responding to challenges in global industrial company

Verkostoitunut kansainvälinen tuotekehitys on tärkeä osa menestystä nykypäivän muuttuvassa yritysmaailmassa. Toimintojen tehostamiseksi myös projektitoiminnot on sopeutettava kansainväliseen toimintaympäristöön. Kilpailukyvyn säilyttämiseksi projektitoimintoja on lisäksi jatkuvasti tehostettava. Yhtenäkeinona nähdään projektioppiminen, jota voidaan edistää monin eri tavoin. Tässätyössä keskitytään projektitiedonhallinnan kehittämisen tuomiin oppimismahdollisuuksiin. Kirjallisuudessa kerrotaan, että projektitiedon jakaminen ja sen hyödyntäminen seuraavissa projekteissa on eräs projektioppimisen edellytyksistä. Tämäon otettu keskeiseksi näkökulmaksi tässä tutkimuksessa. Lisäksi tutkimusalueen rajaamiseksi työ tarkastelee erityisesti projektioppimista kansainvälisten tuotekehitysprojektien välillä. Työn tavoitteena on esitellä keskeisiä projektioppimisen haasteita ja etsiä konkreettinen ratkaisu vastaamaan näihin haasteisiin. Tuotekehitystoiminnot ja kansainvälinen hajautettu projektiorganisaatio kohtaavat lisäksi erityisiä haasteita, kuten tiedon hajautuneisuus, projektihenkilöstön vaihtuvuus, tiedon luottamuksellisuus ja maantieteelliset haasteet (esim. aikavyöhykkeet ja toimipisteen sijainti). Nämä erityishaasteet on otettu huomioon ratkaisua etsittäessä. Haasteisiin päädyttiin vastaamaan tietotekniikkapohjaisella ratkaisulla, joka suunniteltiin erityisesti huomioiden esimerkkiorganisaation tarpeet ja haasteet. Työssä tarkastellaan suunnitellun ratkaisun vaikutusta projektioppimiseen ja kuinka se vastaa havaittuihin haasteisiin. Tuloksissa huomattiin, että projektioppimista tapahtui, vaikka oppimista oli vaikea suoranaisesti huomata tutkimusorganisaation jäsenten keskuudessa. Projektioppimista voidaan kuitenkin sanoa tapahtuvan, jos projektitieto on helposti koko projektiryhmän saatavilla ja se on hyvin järjesteltyä. Muun muassa nämä ehdot täyttyivät. Projektioppiminen nähdään yleisesti haastavana kehitysalueena esimerkkiorganisaatiossa. Suuri osa tietämyksestä on niin sanottua hiljaistatietoa, jota on hankala tai mahdoton saattaa kirjalliseen muotoon. Näin olleen tiedon siirtäminen jää suurelta osin henkilökohtaisen vuorovaikutuksen varaan. Siitä huolimatta projektioppimista on mahdollista kehittää erilaisin toimintamallein ja menetelmin. Kehitys vaatii kuitenkin resursseja, pitkäjänteisyyttä ja aikaa. Monet muutokset voivat vaatia myös organisaatiokulttuurin muutoksen ja vaikuttamista organisaation jäseniin. Motivaatio, positiiviset mielikuvat ja selkeät strategiset tavoitteet luovat vakaan pohjan projektioppimisen kehittämiselle.

Suunnitelma Ethernet-pohjaisen TCP/IP-verkon toteuttamiseksi prosessitietoliikenteen tarpeisiin Helsingin Energiassa

Prosessitietoliikenneverkko toimii mm. energian tuotannon, siirron ja jakelun käytönvalvontajärjestelmien tiedonsiirron alustana. Tietoliikenneverkkojen rooli osana yrityksen operatiivisia prosesseja kasvaa järjestelmäuusintojen myötä ja järjestelmien tehokas hyödyntäminen vaatii luotettavat sekä nopeat tietoverkot. Uusittavien järjestelmien tietoliikenneratkaisut perustuvat pääsääntöisesti Ethernetpohjaiseen TCP/IP-verkkotekniikkaan. Tällä hetkellä prosessijärjestelmien tiedonsiirtoyhteydet kenttälaitteiden ja valvomojärjestelmien välillä on pääsääntöisesti toteutettu PCM-siirtojärjestelmällä tai kiinteän yhteyden modeemeilla. Käytössä oleva PCM-tekniikka on elinkaarensa loppupuolella ja tiedonsiirtonopeudet sekä liityntärajapinnat eivät täytä nykyaikaisten prosessijärjestelmien tiedonsiirto¬vaatimuksia. Työssä käytiin läpikeskeisimmät Ethernet-tekniikkaan ja TCP/IP-protokollaperheeseen liittyvät standardit ja verkon aktiivilaitteet. Vaatimusmäärittelyissä selvitettiin Helsingin Energian eri liiketoimintayksiköiden tarpeita sekä energia-alan lainsäädännön vaatimuksia prosessitietoliikenneverkolle. Tarpeiden ja vaatimusten pohjalta verrattiin kolmea eri vaihtoehtoista verkkotekniikkaa: kytkintekniikkaa, reititintekniikkaa ja MPLS-tekniikkaa. Vertailun perusteella valitulla verkkotekniikalla tehtiin suunnitelma avoimesta, valmistajasta riippumattomasta standardeihin perustuvasta yritystason Ethernet-pohjaisesta TCP/IP prosessiverkkoratkaisusta. Johtopäätöksissä pohditaan valitun ratkaisun käytettävyyttä, tietoturvaa sekä toimenpiteitä niiden kehittämiseksi.