VAATIMUSMÄÄRITTELY AUTOMAATIOLABORATORION MOOTTORIKÄYTTÖKEINOPROSESSIN KEHITYSTYÖ MOCO PROJECT \\MOCO\Aihe 2. Requirements\

Transkriptio

1 VAATIMUSMÄÄRITTELY AUTOMAATIOLABORATORION MOOTTORIKÄYTTÖKEINOPROSESSIN KEHITYSTYÖ MOCO PROJECT 2009 Kirjasto: Tiedosto: \\MOCO\Aihe 2. Requirements\ SUUNN1100_Vaatimusmäärittely.doc Versio: 1.0 Tila: luonnos [] ehdotus [x] hyväksytty [] Muutoshistoria: Versio Pvm Tekijä Huomautus Tero Miettinen Pohja Tero Miettinen Rakenteen muutos ja paljon lisäyksiä JAKELU: muut Projektin johtoryhmä Jussi Kuosa(työn ohjaaja) Jarmo Turunen

2 2 (10) Sisällysluettelo 1. LYHENTEET JOHDANTO TOIMINNALLISET VAATIMUKSET Prosessin toiminnot Liitännät Ympäristötekijöiden vaikutus toimintoihin Muut toiminnalliset vaatimukset Kehitysympäristö ORGANISAATIO JA AIKATAULUT RAKENTEELLISET VAATIMUKSET Prosessin rakenne Koko Paino Ulkonäkö ja väritys Rakenteeseen liittyvät standardit YMPÄRISTÖVAATIMUKSET TURVALLISUUSVAATIMUKSET KÄYTETTÄVYYSVAATIMUKSET Asennusvaatimukset Luotettavuusvaatimukset Elinkaarivaatimukset Huolto Kuljetus Kierrätys ja hävittäminen KUSTANNUSVAATIMUKSET HYVÄKSYNNÄT... 10

3 3 (10) 1. LYHENTEET MoCo MTBF MTTR Motor Control Process (Mean Time Between Failures) on keskimääräinen aika laitteen vikaantumiseen sen edellisestä alkuperäiseen kuntoon saattamisesta (korjauksesta). (Mean Time To Repair) on keskimääräinen korjausaika. 2. JOHDANTO Tässä dokumentissa on kuvattu vaatimukset moottorikäyttökeinoprosessille (automaatiotekniikanja sähkötekniikan laboratorio). Tässä vaatimusmäärittelyssä otetaan kantaa myös kehitystyöhön liittyvään insinöörityön kehitysvaiheisiin ja vaatimuksiin. Tätä projektia tehdään yhteistyössä sähkölaboratorion harjoittelijoiden kanssa (projektit voidaan yhdistää). Työn tavoitteena on kehittää moottorikäyttökeinoprosessi, joka vastaisi nykyaikaisia opetusmenetelmiä. Prosessi tulee ammattikorkeakoulun opetuskäyttöön. Prosessissa voidaan ajaa hihnaa kelalta toiselle halutulla nopeudella ja hihnan kireydellä. Prosessi tulee sisältämään moottorikäyttöjä, joihin liittyy ohjausta ja säätöä. Myös turvatekniikka tulee turvaamaan prosessia käyttävien henkilöiden turvallisuutta. 3. TOIMINNALLISET VAATIMUKSET 3.1 Prosessin toiminnot Kokonaisprojektissa pyritään saamaan toimiva kokonaisuus, joka sisältää vähintään kolme taajuusmuuttajilla ohjattua moottoria. Moottoreista kaksi pyörittävät keloja, joissa on kangasviira. Muut moottorit vaikuttavat kangasviiran käyttäytymiseen sen siirtyessä kelalta toiselle. Taajuusmuuttajat liitetään ohjelmoitavaan logiikkaan, jolla taajuusmuuttajia ohjataan. Prosessin

4 4 (10) toiminnot ohjelmoimaan logiikkaohjelmointi työkalulla ja toimintoja käytetään käyttöliittymän kautta. Prosessi tullaan sijoittamaan kaappiin, jonka ovissa on ovirajakytkimet ja valoverho. Näillä estetään ihmisen pääsy käynnissä olevan prosessin lähelle. Prosessin käyttämistä varten toteutetaan demonstraatio-ohjelma, jolla hihnaa voidaan ajaa rullalta toiselle ja hihnan kireyttä ja nopeutta voidaan säätää. Moottoreille tehdään säädettävät kiihdytys- ja jarrutustoiminnot. Turvatoiminnot toteutetaan ovirajakytkimillä, valoverhoilla ja turvareleellä. Toimintojen käyttämistä varten tehdään käyttöliittymä, josta voi säätää kiihdytys- ja jarrutusajat, hihnan nopeuden. Käyttöliittymästä voi myös käynnistää ja pysäyttää moottorin ja valita hihnan suunnan. Käyttöliittymässä on ainakin pääikkuna, ajoikkuna ja asetusikkuna. 3.2 Liitännät Prosessin liitännät tehdään niin, että laboratorion muita laitteita ja järjestelmiä voidaan helposti kytkeä prosessin yhteyteen. Näin prosessia voidaan käyttää laajemmin opetuksessa. Käytännössä tämä tarkoittaa kenttäväylää. Kenttäväylän avulla käyttöliittymä valvomo- ja toiminnanohjausjärjestelmät saadaan helposti liitettyä prosessiin. Käytettävä protokolla täytyy olla sellainen, että myös laboratoriossa jo olevat laitteet saadaan liitettyä prosessiin. 3.3 Ympäristötekijöiden vaikutus toimintoihin Prosessi suunnitellaan käytettäväksi normaali sisäolosuhteissa ja rajoituksena prosessin käytölle on se, että prosessin täytyy olla pystyasennossa ja tasaisella. 3.4 Muut toiminnalliset vaatimukset Teholähteen vaatimuksia(nominaaliarvo, toleranssit, maksimi tehonkulutus) ja toimintaan liittyviä standardeja ei ole vielä selvitetty. 3.5 Kehitysympäristö Kehitysympäristö selvitetään myöhemmin, kunhan saamme selville käytettävät laitteet ja niiden tarvitsemat ohjelmat.

5 5 (10) 4. ORGANISAATIO JA AIKATAULUT Projektin karkea aikataulun näkyy kuvassa 1 Kuva 1. Karkea aikataulu. Projektiorganisaatio näkyy kuvassa 2. Johtaja Jyrki Kankkunen Koulutus- ja kehittämispäällikkö Kim Wrange Osmo Massinen Laboratorio henkilökun ta Ohjaaja Jussi Kuosa Alihankkijat (Vaasa Engineering Oy) ja asiantuntijaorganisaatio Sähkötekniikan harjoittelijat (kaksi) Projektipäällikkö Tero Miettinen Projektijäsen Jarmo Turunen Kuva 2. Projektiorganisaatio

6 6 (10) 5. RAKENTEELLISET VAATIMUKSET 5.1 Prosessin rakenne Prosessin toimilaitteita ovat moottorit ja anturit, ohjauslaitteina taajuusmuuttajat ja ohjelmoitavalogiikka (on hajautettu, voidaan sijoittaa erilleen prosessista) ja lisäksi prosessiin sisältyy sähkökytkentä kaappeja, sähkösyöttöjä, johdotuksia. Prosessissa on myös turvatekniikkaa(ovirajakytkimiä ja valoverho, ei kuvan prosessissa) ja ainakin yksi moottorisuojarele(sähkötekniikan laboratorion tarpeisiin, ei kuvan prosessissa). Prosessi tullaan sijoittamaan kuvan 3 kaltaiseen runkoon, joka on suojattu plekseillä. Kuvassa 3 näkyy Vaasa Engineering Oy:n linjakäyttödemo, josta on eritelty eri osat. Kuva 3. Vaasa Engineering Oy:n linjakäyttödemo (kuva Automaatio-07 messut Jussi Tapio Kuosa)

7 7 (10) 5.2 Koko Prosessia täytyy pystyä siirtämään laboratoriosta toiseen, joten prosessin koko määritellään niin, että siirto on mahdollinen. Kokoa rajoittaa lähinnä ovet laboratorioitten välillä. Korkeutta rajoittaa myös kattokorkeus. Prosessia pitää myös pystyä järkevästi säilyttämään laboratoriossa ilman, että siitä on suurta haittaa. 5.3 Paino Prosessia tullaan siirtämään työntämällä, joten painoa ei saisi olla enempää mitä kaksi ihmistä jaksaa työntää. Paino voi olla ongelma sähkötekniikanlaboratoriossa, koska laboratorio on alempana kuin käytävä. Prosessi täytyy saada laboratoriosta pois liuskaa pitkin työntämällä takaisin ylös käytävälle. Korkeuseroa on noin kahden rappusen verran ja liuska reilun metrinmittainen. 5.4 Ulkonäkö ja väritys Ulkonäölle ja väritykselle ei ole vaatimuksia muuten kuin, että prosessin täytyy olla yleisesti siisti. Prosessiin kiinnitetään tarvittavat kilvet ja merkinnät, joita tarvitaan prosessin käyttämiseen turvallisesti. 5.5 Rakenteeseen liittyvät standardit Rakenteeseen liittyviä standardeja ei ole vielä selvitetty. 6. YMPÄRISTÖVAATIMUKSET Prosessi tehdään opetuskäyttöön, joten sitä käytetään aina sisätiloissa, normaalilämpötilassa ja normaalissa ilmankosteudessa. Prosessia käytetään laboratoriossa, jossa olosuhteet ovat samanlaiset lähes aina, joten prosessille ei aseteta erityisiä lämpötila-, kosteus tai muita olosuhteiden muutoksista johtuvia vaatimuksia. Suunnittelussa pyritään vain siihen, että prosessi toimii ammattikorkea koulun laboratoriossa. Prosessista täytyy kuitenkin tehdä sellainen, että se ei häiritse muita laboratoriossa olevia laitteita, eikä myöskään vieressä olevien tietoliikenne- ja elektroniikan laboratorio laitteita. Prosessi ei myöskään saa haitata opetusta.

8 8 (10) 7. TURVALLISUUSVAATIMUKSET Prosessin kosketeltavien pintojen maksimilämpötila saa olla sellainen, että se ei vammoja aiheudu laitteiden käyttäjille. Prosessissa käytettävät ryömintävälit, ilmavälit, testijännitteet, korkeajänniteosien suojaus ja paloluokitus tehdään niin, että ne noudattavat yleisesti käytettäviä standardeja. Käytettävät standardit selvitetään myöhemmässä projektin vaiheessa. 8. KÄYTETTÄVYYSVAATIMUKSET 8.1 Asennusvaatimukset Kaapelit asennetaan niin, että sähkönsyöttökaapelit saadaan sijoitettua prosessin jommallekummalle sivuseinälle. Prosessin johdotusten kytkennät tehdään sähkökytkentäkaapeissa ja johdotukset sijoitetaan prosessin sille puolelle, jossa ei ole kangasviiraa. Johdotukset ryhmitellään ja niistä tehdään selkeitä nippuja. Johtojen päät merkitään, jotta huoltaminen olisi helpompaa. Prosessissa käytetään laitevalmistajien määräyksiä vastaavia kaapeleita. Asennuksiin käytettävän ajan tavoitteen arviointi tehdään myöhemmin. 8.2 Luotettavuusvaatimukset Opetuskäytössä olevan laitteen rikkoutuminen tarkoittaa pahimmassa tapauksessa sitä, että harjoitustunnit tai luennot peruuntuvat ja joudutaan siirtämään myöhemmäksi. Tästä johtuen prosessin olisi oltava luotettava. MTBF (Mean Time Between Failures) pitäisi olla vähimmillään kuukausia, jotta sitä voisi kunnolla käyttää opetuksessa. MTTR (Mean Time To Repair) pitää prosessilla olla korkeintaan kaksi viikkoa, ettei kurssien opetus kärsisi liian pahasti laitteen rikkoutumisen vuoksi. Ajat ovat karkeita arvioita ja niitä voidaan tarkentaa myöhemmin.

9 9 (10) Luotettavuuteen liittyvät sovellettavat standardit selvitetään myöhemmin 8.3 Elinkaarivaatimukset Prosessin elinkaaren pituus tulisi vähintään olla 10 vuotta, jonka jälkeen prosessin käyttökelpoisuus opetuskäytössä kartoitetaan sen ajan vaatimusten mukaisesti. Kartoituksen jälkeen päätetään tehdäänkö prosessille päivitys vai onko se käyttökelpoinen jo semmoisenaan. Prosessin kokonaiskäyttöajaksi tulisi 3600 tuntia, jos sitä käytetään 2 tuntia päivässä 10 vuoden ajan(20 päivää kuukaudessa ja 9 kuukautta vuodessa). Sähkömekaanisten komponenttien (katkaisijat, releet) maksimi käyttökertojen määrä koko elinkaaren aikana selvitetään myöhemmin. 8.4 Huolto Prosessi pyritään tekemään niin, että sen huoltotoimenpiteet voi suorittaa ammattikorkeakoulun henkilöstö (opettajat, laboratorioinsinööri) tai opiskelijat opettajan ohjeistamana. Prosessi tarkistetaan säännöllisin väliajoin(esimerkiksi kaksi kertaa vuodessa) ja tarvittavat huollot suoritetaan. Huollossa tarvittavat työkalut ovat tavallisia työkaluja ja tarvittavat erikoistyökalut tilataan tarvittaessa. Diagnostiikkaan käytetään ohjelmoitavan logiikan työkaluja ja muita hyväksi todettuna työkaluja. Laite valinnat tehdään niin, että varaosia on saatavilla myös jatkossa. 8.5 Kuljetus Prosessia täytyy pystyä siirtämään laboratoriosta toiseen, joten prosessin koko määritellään niin, että siirto on mahdollinen. Kokoa rajoittaa lähinnä ovet laboratorioitten välillä. Korkeutta rajoittaa myös kattokorkeus. Prosessia pitää myös pystyä järkevästi säilyttämään laboratoriossa ilman, että siitä on suurta haittaa. Prosessia tullaan siirtämään työntämällä, joten painoa ei saisi olla enempää mitä kaksi ihmistä jaksaa työntää. Paino voi olla ongelma sähkötekniikanlaboratoriossa, koska laboratorio on alempana kuin käytävä. Prosessi täytyy saada laboratoriosta pois liuskaa pitkin työntämällä takaisin ylös käytävälle. Korkeuseroa on noin kahden rappusen verran ja liuska reilun metrinmittainen. 8.6 Kierrätys ja hävittäminen Prosessin tullessa siihen ikään, että se päätetään hävittää, hävitys tehdään asiaankuuluvalla tavalla.

10 10 (10) 9. KUSTANNUSVAATIMUKSET Laitteet ja mahdollisesti koko prosessi pyritään saamaan ilmaiseksi. Jos kaikkia laitteita ei saada ilmaiseksi, pyritään hankinnat pitämään projekti rahoituksen rajoissa. 10. HYVÄKSYNNÄT UL, CSA, CE, tuotestandardit, asiakkaan määrittelemät hyväksynnät määritellään myöhemmin.