Implementation of an automation component library to Apros in accordance with international standards
Salonius, Juha Henrik (2022)
Diplomityö
Salonius, Juha Henrik
2022
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022020217324
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022020217324
Tiivistelmä
Motivations of this master’s thesis was to further develop Apros usability from the automation design aspect. The goal was to build a library to Apros that has standard automation components. Apros is a dynamic process simulator software developed by VTT and Fortum. The goal was that Apros would be more easily to approach for automation engineers by this new feature. First some general description about simulators is introduced and then a literature review about standards related to automation design software. On the basis of the review an automation standard IEC 61131-3 for the library was chosen to follow. As the standard to follow was chosen then the next thing was to sort out the different options for the implementation of the automation component library. Several options where investigated but only two different types of component implementation were needed in the end. The Apros User Component function and c-language coding with an external program from where the missing components could be imported from. Apros has an own automation component library and partly these components could be utilized as ready-made but many of the new components had to be composed and build up from existing components and then only a few components was made with c-language code in the end. An own part about simulators in general is presented and some words about Loviisa Power Plant related simulators also. Loviisa NPP is a Fortum owned nuclear power plant that is located at the shore of the Finnish southern coast. Apros has been dealt with quite extensively in this master’s thesis as it is focused mainly around the simulation software. This master’s thesis was done as a qualitative research. As appendix was attached descriptions of the new built components and their functionalities. The descriptions are grouped in accordance with the standard IEC 61131-3 function and function block tables. Verification was done simply by comparing the functionalities of the components against the descriptions presented in the standard. Most of the requirements was fulfilled taken into count the limitations that Apros has related to different data types as Apros recognize only analogy or binary signals. Tämän diplomityön tavoite oli kehittää Aproksen käytettävyyttä edelleen automaatiosuunnittelun näkökulmasta. Tavoitteena oli suunnitella ja implementoida Aprokseen standardin mukainen automaatiokomponenttikirjasto, mikä parantaisi ohjelman käytettävyyttä. Apros on VTT:n ja Fortumin kehittämä dynaaminen prosessisimulaattoriohjelmisto. Työn alussa esitetään yleiskuvaus prosessisimulaattoreista jota seuraa kirjallisuuskatsaus automaatiosuunnitteluohjelmistoihin liittyvistä standardeista. Selvityksen perusteella valittiin kirjaston perustaksi standardi IEC 61131-3 ”Programmable controllers – Part 3: Programming languages”. Noudatettavan standardin valinnan jälkeen seuraa selvitys automaatiokomponenttikirjaston eri toteutusvaihtoehdoista Aprokseen. Useita vaihtoehtoja tutkittiin, mutta lopuksi vain kahta erilaista toteutustapaa tarvittiin kirjaston luomiseksi. Käytetyt toteutustavat olivat Apros User Component -toiminto sekä C-kielellä ohjelmointi ulkoisella ohjelmalla, jolla puuttuvat komponentit voitiin tuoda Aprokseen. Aprosilla on oma automaatiokomponenttikirjasto ja osittain näitä olemassa olevia komponentteja voitiin työssä myös hyödyntää suoraan, mutta suurin osa toteutettavista komponenteista piti koota ja rakentaa Aproksen olemassa olevista komponenteista ja vain muutamia komponentteja tehtiin C-koodilla. Työssä on esitetty oma osio simulaattoreista yleisesti ja Loviisan voimalaitokseen liittyvistä simulaattoreista on myös oma osio. Loviisan ydinvoimalaitos on Fortumin omistama ydinvoimalaitos, joka sijaitsee Suomenlahden pohjoisrannikolla. Aprosta on käsitelty tässä diplomi-työssä varsin laajasti, koska se on oleellinen osa työn sisältöä ja johon uusi kirjasto implementoitiin. Tämä diplomityö on tehty kvalitatiivisena tutkimuksena. Liitteenä on kuvaukset uusista standardin mukaisista komponenteista ja niiden toiminnoista. Kuvaukset on ryhmitelty standardin IEC 61131-3 funktio - ja toimilohkotaulukoiden mukaisesti. Validointi tehtiin vertaamalla komponenttien toimintoja standardissa esitettyihin kuvauksiin. Suurin osa vaatimuksista täyttyi ottaen huomioon Aproksen ominaisuus tunnistaa vain analogia- ja binäärisignaaleja.