Kaikki aineistot
Lisää
Säätöventtiilien epälineaarisuudet ovat yleinen ongelma prosessiteollisuudessa. Epälineaarisuudet säätöpiirissä heikentävät säädön tarkkuutta ja aiheuttavat prosessiin oskillaatiota. Aihetta on tutkittu laajalti kirjallisuudessa. Tässä työssä käydään kootusti läpi tyypillisimmät epälineaariset ilmiöt säätöventtiileissä ja esitetään tapoja havaita ja kompensoida niitä. Työ pohjautuu muuhun kirjallisuuteen. Säätöventtiilit ovat prosessiteollisuudessa paljon käytettyjä laitteita, joilla säädetään esimerkiksi aineiden virtauksia. Säätöventtiilejä ohjataan avaamalla ja sulkemalla venttiiliä halutun asetusarvon mukaisesti. Säätöpiirissä epälineaarisuudella tarkoitetaan prosessin käyttäytymistä eri tavalla eri toimintapisteissä. Säätöventtiileissä esiintyvistä epälineaarisista ilmiöistä yleisimmät ovat lepokitka, välys ja vasteeton alue sekä hystereesi. Lepokitka on näistä yleisin ja eniten tutkittu. Epälineaarisille ilmiöille yhteistä on niiden heikentävä vaikutus prosessin sujuvuuteen ja säädön tarkkuuteen. Monien epälineaarisuuksien vaikutus kasvaa lepokitkan vaikutuksen kasvaessa. Lepokitkaa syntyy ajan mittaan venttiilin kuluessa sisäisten osien hankauksesta. Lepokitka saa venttiilin karan jumiutumaan eri asentoihin. Tällaisen venttiilin ohjaus on haastavaa, koska jumiutuminen aiheuttaa oskillaatiota, jota kutsutaan stick-slip-ilmiöksi. Epälineaaristen ilmiöiden vaikutuksia säätöpiirissä voidaan havaita ja kompensoida erilaisilla menetelmillä. Suurin osa menetelmistä keskittyy lepokitkan vaikutuksiin. Prosessin vasteen oskillaatiota ja sen aaltomuotoa voidaan tarkastella ja tunnistaa siitä lepokitka. Lepokitkaa voidaan kompensoida lisäämällä ohjaukseen lyhyitä pulsseja. Pulssien energia mahdollistaa sen, ettei venttiili jumiudu. Välystä voidaan kompensoida samaan tapaan kuin lepokitkaa ja sen vaikutusta voidaan arvioida vertailemalla prosessin sisään- ja ulostuloa.
Lääketeollisuus on voimakkaasti säädelty teollisuuden ala, jossa uusien teknologioiden käyttöönotto voi olla hidasta. Lääketeollisuudessakin uusien teknologioiden käyttöönotto on kuitenkin jatkuvaa. Tämä työ tarkastelee erään Suomessa sijaitsevan lääketeollisuuden tuotantolaitoksen uutta osastoa ja sen järjestelmiä. Keskiössä ovat SCADA järjestelmä sekä data historian järjestelmä. Tavoitteena tässä työssä on selvittää järjestelmien rooleja uudella osastolla. Järjestelmät pyrkivät vastaamaan tarpeisiin ja käyttötapauksiin, jotka tulevat tarkasteltavalta osastolta. Tarpeita kartoitetaan tässä työssä haastattelemalla kohdeosastolla eri rooleissa työskenteleviä henkilöitä. Järjestelmien roolit ja soveltuvuus tarpeisiin pyritään selvittämään tarkastelemalla kunkin järjestelmän käyttäjävaatimuksia. Tässä työssä tutustutaan lääketeollisuuden vaatimuksiin sekä erityispiirteisiin. Työssä käydään läpi SCADA järjestelmää sekä data historian järjestelmää yleisesti, ennen kuin niitä tarkastellaan kohdeosaston näkökulmasta. Kohdeosaston prosesseja ja toimintaa esitellään, kunnes siirrytään kohdeosaston henkilöstön haastatteluihin. Haastattelujen tulokset analysoidaan, joniden pohjalta kohdeosaston tarpeet muodostetaan. Viisi keskeistä tarvetta pystytään muodostamaan haastattelujen vastauksien pohjalta. Näitä tarpeita vastaamaan työssä pyritään etsimään roolit kullekin järjestelmälle. Rooleja pyritään selvittämään tarkastelemalla järjestelmien käyttäjävaatimuksia. Järjestelmien käyttäjävaatimukset käydään läpi tarkasti, ja niistä muodostetaan kootut keskeisimmät vaatimukset kuudessa eri kategoriassa. Näiden kategoiroiden vaatimuksia analysoidaan roolien löytämiseksi. Käyttäjävaatimusten analysointi ei tuottanut haluttuja tuloksia järjestelmien roolien määrittämiseksi. Käyttäjävaatimukset osoittautuivat liian teknisiksi ja samankaltaisiksi järjestelmien välillä. Järjestelmien kyvykkyyksiä ja vaatimuksia tarkastelemalla rooleja pystyttiin kuitenkin osittain määrittämään. Molemmat järjestelmät pystyvät vastaamaan eri tarpeisiin, ja järjestelmien yhteinen käyttö voidaan todeta olevan kannattavaa kohdeosaston suorituskyvyn parantamiseksi.