Tuotannonohjaustoimintojen sovellusintegraatio OPC Unified Architecture -tekniikkaa hyödyntäen
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Elektroniikan, tietoliikenteen ja automaation tiedekunta |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2010
Department
Major/Subject
Automaation tietotekniikka
Mcode
AS-116
Degree programme
Language
en
Pages
[10] + 59
Series
Abstract
Nykyaikaisessa tuotantolaitoksessa on monia tietojärjestelmiä, joiden vertikaalinen ja horisontaalinen integraatio on edellytys tehokkaalle tuotannonohjaukselle. Järjestelmien integroinnin ongelmia ovat monet erilaiset rajapinnat, välitettävän tiedon määrä ja yhtenäisten tietomallien puute. Uusi OPC UA -spesifikaatio määrittelee alustariippumattoman tiedonsiirtorajapinnan, joka mahdollistaa semantiikaltaan monimutkaisten tietomallien käyttämisen tiedonsiirrossa. Se tarjoaa rajapinnan paitsi luku- ja kirjoitusoperaatioille sekä metodien kutsumiselle, myös asynkronisten tapahtumien välittämiselle. ISA-95-standardin avulla valmistuksenohjaus- ja automaatiojärjestelmän integraation arkkitehtuuri voidaan määritellä abstraktilla tasolla. Standardi jakaa integraatioon vaadittavat valmistuksenohjaustason toiminnallisuudet ryhmiin ja määrittelee myös niiden välisen tiedonsiirron sisällön. ISA-88-standardi määrittelee panosprosesseille tyypilliset laitehierarkiat, proseduurit sekä reseptitietorakenteet. Tässä työssä tarkastellaan kuinka OPC UA soveltuu prosessinohjaus- ja valmistuksenohjausjärjestelmien integraatioon. Työssä tarkastellaan myös kuinka ISA-88- ja ISA-95-standardien määrittelemiä tietorakenteita sekä hierarkia- ja järjestelmämalleja hyödynnetään valmistuksen- ja prosessinohjausjärjestelmien integraatiossa. Toteutettu opetus- ja tutkimuskäyttöön tarkoitettu järjestelmäympäristö osoittaa ISA-88- ja ISA-95-standardien sujuvan käytön OPC UA -teknologian kanssa. Se osoittaa myös, että OPC UA -palvelujen sisällyttäminen niin valmistuksenohjaus- kuin prosessinohjausjärjestelmiinkin mahdollistaa tulevaisuudessa tehokkaan ja yksinkertaisen järjestelmäintegraation.A modern manufacturing company employs many information systems which require both vertical and horizontal integration in order to enable effective manufacturing operations management. The integration confronts many challenges, like different interfaces, a large amount of information to exchange and the lack of standardized information models. OPC Unified Architecture (OPC UA) specification defines a platform-independent data exchange interface which enables exchanging complex information models. It provides an interface not only for read and write operations and method calls but also for transmitting asynchronous events. The ISA-95 standard can be used as the basis for designing the system integration in an abstract level. It defines the manufacturing execution system (MES) activities, their relations and the data exchanged between them. The ISA-88 standard defines equipment hierarchies, procedures and recipe structures characteristic to batch process systems. This study is focused on utilizing OPC UA in conjunction with a service-oriented integration middleware and the ISA-88/95 standards for integration between an MES and a process control system in the context of batch process management. First, the requirements of integration are identified and then an integration design combining the mentioned technologies is proposed. The design is evaluated with an experimental implementation and test scenarios. The result of the work is a testbed environment which is usable for research and educational purposes in the future. Based on this work, one can state that the utilization of the ISA-88/95 standards simplifies the integration design process considerably and OPC UA combined with a service-oriented integration middleware is quite an adequate tool to complement the design.Description
Supervisor
Koskinen, KariThesis advisor
Seilonen, IlkkaKeywords
OPC UA, manufacturing execution systemem, MES, application integration,, ISA-95, ISA-88, batch process, automation, OPC UA, valaistuksenohjausjärjestelmä, MES, järjestelmäintegraatio, ISA-95, ISA-88, panosprosessi, automaatio
