Langaton tiedonsiirtojärjestelmä teollisuusympäristöön

Opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella langaton tiedonsiirtojärjestelmä teollisuusympäristöön ja toteuttaa siihen kuuluvat laitteet. Laitteiden tarkoitus on korvata osa kaapeloinnista paperikoneen nippivoimamittauksia tehtäessä. Kaapelointi hidastaa työskentelyä ja sen vieminen paperikoneen läpi on riskialtista. Laitteisto lisää työturvallisuutta ja poistaa riskin mittauskaapelin joutumisesta paperikoneen väliin. Tiedonsiirto päätettiin toteuttaa ZigBee-protokollan mukaisilla XBee-moduuleilla. Moduulit toimivat 868 MHz taajuudella. Päätelaitteeseen suunniteltiin myös hakkurijännitelähde, jolla voidaan syöttää käyttöjännite paperikonetta mittaavalle anturille. Laitteesta tehtiin akkukäyttöinen ja akut sijoitettiin erilliseen akkupakettiin. Laite suunniteltiin KiCad ohjelmistolla ja ohjelmoitiin CodeVisionAVR ohjelmontiympäristössä. Laitteen piirilevy teetettiin, mutta se kokoonpantiin itse. Laitteessa käytetään ATxmega 128 prosessoria ja kaikki komponentit mahdollisuuksien mukaan valittiin pintaliitosmallisiksi. ZigBee-verkon kantamaa testattiin valmistuneella laitteistolla ja todettiin sen kantavan kaupunkiolosuhteissa noin 600 metriä. Tavoitekantamaksi oli asetettu 200 metriä, joka ylitettiin reilusti. Laitteistosta tuli kompakti ja toimiva kokonaisuus ja se toimii suunnitellussa tehtävässään. Laitteistoa aiotaan soveltaa myös muihin paperikoneen mittauksiin.The objective of this thesis was to design a wireless communication system for industrial environments, and to manufacture related devices to it. The system replaces some of the cabling in measuring paper nip-force. The cabling takes time, and transporting cables through paper machines is risky. Therefore, the system increases safety at work, and eliminates the risk of measurement cables falling into paper machine lines. The data communication was made with XBee modules that follow ZigBee protocol. The modules operate in the frequency of 868 MHz. The device was battery powered, and the batteries were placed in a separate case. The device was designed with Kicad design software, and the processor was programmed with CodeVisionAVR. The circuit board was manufactured; however, the components were as-sembled by hand. The device used ATxmega 128 processors, and all the selected components were surface mount type. When the tests were carried out, the range of ZigBee network was 600 meters in a city environment. The target range was 200 meters, which was exceeded by far. The device turned out to be compact and functional, and working as planned. The intention is to use the device also to other measurements of paper machines other than nip-force