Tuotantoympäristön Industry 4.0 -tietoliikennejärjestelmän kehittäminen
Kärki, Topi (2022)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2022052511992
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2022052511992
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia TAMK:n FieldLab-tilan tämänhetkisten robottien MQTT-pohjaista kommunikaatiota. Tutkittiin ABB:n IoT Gateway -ohjelmaa ja LabVIEW LVMQTT -kirjastoon perustuvia ohjelmia NI myRIO-1900 -laitteilla. Tutkimuksen lisäksi suunniteltiin ja rakennettiin kommunikaatiojärjestelmä robottien välille.
Laitteiston tutkimuksessa ohjelmilla lähetettiin viestejä ja tutkittiin, kuinka suurella viestinlähettämis- tai -käsittelytaajuudella viestintää voidaan suorittaa. Lisäksi tarkkailtiin, kuinka luotettavaa viestintä on. IoT Gateway -sovelluksen kohdalla keskitytään Timer- ja RapidVariable-pohjaisiin viestintätapahtumiin. Tarkastelussa hyödynnettiin viestinumerolaskureita ja aikaleimoja.
Tutkimuksen tuloksiksi saatiin seuraavia tietoja. IoT Gatewayn ajastettu lähetys toimii nopeimmillaan n. 100 ms ajastimella. Muuttujiin perustuva vaatii lähemmäs 400 ms tapahtumien välille. Monet samanaikaiset viestintätapahtumat häiritsevät toisiaan suuresti. myRIO pystyy kirjaston avulla taas lähettämään viestejä n. 2 kHz taajuudella ja viestien vastaanottaminen on noin 1,5 kHz taajuudella.
Suunnitellun kommunikaatiojärjestelmän LabVIEW-ohjelmaa varten saatiin rakennettua kaikki toiminnot onnistuneesti, mutta kokonaisuudessa on huomattavia ongelmia. Yhteys ei pysy toiminnassa asetettujen määreiden mukaisesti ja IRQ-perusteinen viestin lähettäminen ja monien viestien vastaanotta-minen rikkovat ohjelman. IoT Gateway -sovelluksella saatiin luotua täysin toimiva kommunikaatioelin.
Työn tavoitteisiin päästiin melkein täysin, ainoa epäonnistuminen oli LabVIEW-ohjelman haasteet. Rajallisen aikataulun vuoksi asiaa ei ehditty ratkaista, mutta työn tilaaja silti hyväksyy tuloksen. Koska viat ovat selkeitä ja tutkittavat kohteet selvillä, tilanne on jatkokehityksen kannalta otollinen. Ohjelman muokattavuutta voitaisiin myös parantaa. Muitakin tilan robotteja voisi koettaa lisätä järjestelmään, ohjelman korjaamisen jälkeen.
Laitteiston tutkimuksessa ohjelmilla lähetettiin viestejä ja tutkittiin, kuinka suurella viestinlähettämis- tai -käsittelytaajuudella viestintää voidaan suorittaa. Lisäksi tarkkailtiin, kuinka luotettavaa viestintä on. IoT Gateway -sovelluksen kohdalla keskitytään Timer- ja RapidVariable-pohjaisiin viestintätapahtumiin. Tarkastelussa hyödynnettiin viestinumerolaskureita ja aikaleimoja.
Tutkimuksen tuloksiksi saatiin seuraavia tietoja. IoT Gatewayn ajastettu lähetys toimii nopeimmillaan n. 100 ms ajastimella. Muuttujiin perustuva vaatii lähemmäs 400 ms tapahtumien välille. Monet samanaikaiset viestintätapahtumat häiritsevät toisiaan suuresti. myRIO pystyy kirjaston avulla taas lähettämään viestejä n. 2 kHz taajuudella ja viestien vastaanottaminen on noin 1,5 kHz taajuudella.
Suunnitellun kommunikaatiojärjestelmän LabVIEW-ohjelmaa varten saatiin rakennettua kaikki toiminnot onnistuneesti, mutta kokonaisuudessa on huomattavia ongelmia. Yhteys ei pysy toiminnassa asetettujen määreiden mukaisesti ja IRQ-perusteinen viestin lähettäminen ja monien viestien vastaanotta-minen rikkovat ohjelman. IoT Gateway -sovelluksella saatiin luotua täysin toimiva kommunikaatioelin.
Työn tavoitteisiin päästiin melkein täysin, ainoa epäonnistuminen oli LabVIEW-ohjelman haasteet. Rajallisen aikataulun vuoksi asiaa ei ehditty ratkaista, mutta työn tilaaja silti hyväksyy tuloksen. Koska viat ovat selkeitä ja tutkittavat kohteet selvillä, tilanne on jatkokehityksen kannalta otollinen. Ohjelman muokattavuutta voitaisiin myös parantaa. Muitakin tilan robotteja voisi koettaa lisätä järjestelmään, ohjelman korjaamisen jälkeen.