Painesäätö langattomassa prosessisolmussa
Piirainen, Tomi (2006)
Piirainen, Tomi
Kajaanin ammattikorkeakoulu
2006
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201004126333
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201004126333
Tiivistelmä
Digitaalinen säädin voidaan toteuttaa ohjelmallisesti prosessorilla tai ohjelmoitavilla logiikkapiireillä.
Nykyään on saatavilla myös järjestelmäpiirejä, jotka sisältävät prosessorin,
FPGA-lohkon ja muistin samalla piirillä. Tällaisten piirien käyttö säätötekniikassa ja signaalinkäsittelyssä
on yleistymässä niiden hyvän suorituskyvyn takia.
Insinöörityössä toteutettiin säädin langattomaan prosessisolmuun, joka perustui Atmelin
valmistamaan FPSLIC-järjestelmäpiiriin. Prosessisolmu on osa langatonta mittaus- ja ohjausjärjestelmää.
PID-säätimen algoritmi toteutettiin aluksi kehitysalustalla piirin FPGA-lohkoon,
jossa sen toiminta testattiin. Seuraavaksi säädin muokattiin sopivaksi prosessisolmuun,
jossa säätimen ohjaus ja parametrien välitys toteutettiin langattoman verkon kautta.
Säädin ja säädettävän suureen mittaus olivat molemmat samalla prosessisolmulla. Säätimen
algoritmi toteutettiin piirin FPGA-lohkolle ja säädintä ohjattiin piirille integroidun prosessorin
avulla. Säädin toteutettiin lohkopohjaisena, joten se oli siirrettävissä myös muihin
sovelluksiin.
Lisäksi työssä tutkittiin mittaustiedon reititysmenetelmiä langattoman verkon kautta prosessisolmulta
toiselle. Työssä tutkittiin kolmea eri toteutusvaihtoehtoa, jotka erosivat toisistaan
tiedonvälitysreitin osalta. Tutkimuksessa arvioitiin viivettä, joka kului mittaushetkestä
siihen, kun mittaustulos oli säätimellä. Lisäksi pohdittiin kuinka toteutuskelpoisia menetelmät
olivat. Paras reititysmenetelmä olisi käyttää Jabber-palvelinta tiedon välittämiseen,
koska viive on pieni ja se olisi helpoin toteuttaa. Tämä toteutus mahdollistaisi myös sen,
että mittaustieto voitaisiin lähettää mille tahansa prosessisolmulle.
Nykyään on saatavilla myös järjestelmäpiirejä, jotka sisältävät prosessorin,
FPGA-lohkon ja muistin samalla piirillä. Tällaisten piirien käyttö säätötekniikassa ja signaalinkäsittelyssä
on yleistymässä niiden hyvän suorituskyvyn takia.
Insinöörityössä toteutettiin säädin langattomaan prosessisolmuun, joka perustui Atmelin
valmistamaan FPSLIC-järjestelmäpiiriin. Prosessisolmu on osa langatonta mittaus- ja ohjausjärjestelmää.
PID-säätimen algoritmi toteutettiin aluksi kehitysalustalla piirin FPGA-lohkoon,
jossa sen toiminta testattiin. Seuraavaksi säädin muokattiin sopivaksi prosessisolmuun,
jossa säätimen ohjaus ja parametrien välitys toteutettiin langattoman verkon kautta.
Säädin ja säädettävän suureen mittaus olivat molemmat samalla prosessisolmulla. Säätimen
algoritmi toteutettiin piirin FPGA-lohkolle ja säädintä ohjattiin piirille integroidun prosessorin
avulla. Säädin toteutettiin lohkopohjaisena, joten se oli siirrettävissä myös muihin
sovelluksiin.
Lisäksi työssä tutkittiin mittaustiedon reititysmenetelmiä langattoman verkon kautta prosessisolmulta
toiselle. Työssä tutkittiin kolmea eri toteutusvaihtoehtoa, jotka erosivat toisistaan
tiedonvälitysreitin osalta. Tutkimuksessa arvioitiin viivettä, joka kului mittaushetkestä
siihen, kun mittaustulos oli säätimellä. Lisäksi pohdittiin kuinka toteutuskelpoisia menetelmät
olivat. Paras reititysmenetelmä olisi käyttää Jabber-palvelinta tiedon välittämiseen,
koska viive on pieni ja se olisi helpoin toteuttaa. Tämä toteutus mahdollistaisi myös sen,
että mittaustieto voitaisiin lähettää mille tahansa prosessisolmulle.