本研究は、メッセージキューテレメトリトランスポート(MQTT)と呼ばれるメッセージプロトコルに基づくフィルム押出システムと監視装置との間のデータ通信のための柔軟な方法を提案する。
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この記事について
サマリー
要約
本研究は,TCP/IP上で動作するメッセージキュー遠隔測定トランスポート(MQTT)と呼ばれるパブリッシャ-サブスクライバベースのプロトコルを採用することにより,高分子加工機の柔軟なデータ通信構造を構築することを目的とする.従来の機器を使用する場合でも、インターネット通信を通じて、処理データをどこでも様々な機器で計測・記録することができます。メッセージベースのプロトコルは、既存のサーバー/クライアントプロトコルの欠点を克服する柔軟な通信を可能にします。複数のデバイスが、ソース・デバイスによってパブリッシュされた処理データをサブスクライブできます。提案手法は,複数のパブリッシャーとサブスクライバー間のデータ通信を容易にする.この作業では、機器と追加のセンサーからのデータをメッセージブローカーに公開するシステムを実装しました。サブスクライバーは、ブローカーによって中継されたプロセス・データをモニターおよび保管できます。このシステムは、有効性を実証するためにフィルム押出ライン用に展開および実行されています。
概要
第4次産業革命の波の中で、各種処理データの取得・監視が重要な課題となっています1.特に、プロセスデータを用いた製造プロセスの改善と効率的な運用計画の確立は、すべての製造施設2,3の重要な目標となります。ダウンタイムは、アラームを工場から送信できる場合、または予測メンテナンスを時間内に実行できる場合4 に大幅に短縮できます。最近、ポリマープロセスにおけるデータ分析のために多くの努力がなされている5,6。しかしながら、既存のシステム7からこのようなデータを取得することが困難であるため、これらのタスクを実行することは容易ではない。制御と計測の階層構造により、データの集録と通信が困難になります。
まず第一に、異なる製造日を持つ異なる機械からデータを取得することは不可能です。異なるマシン間の通信を実現するには、独自の形式の異なるフィールドバス間の相互運用性が必要であるため、困難です。このようにして、通信方法とデータ形式はプライベートに保たれます。これにより、データセキュリティを簡単に維持できますが、ユーザーはサー....
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プロトコル
1. ブローカーのインストール
メモ: インターネット 経由で 処理データを監視および記録するには、データを中継するコンピュータシステムを準備する必要があります。 図 2 に示すように、システムはパブリッシャーとサブスクライバーの両方からアクセス可能である必要があります。したがって、通信の前に認識されているパブリックIPアドレスが必要です。Eclipse Mosquitto と呼ばれるオープンな MQTT ブローカーがシステム13 にインストールされます。
- パブリックIPアドレスを指定してコンピュータをインターネットに接続します。オペレーティングシステムのIP設定でアドレスを指定します。
- Eclipse Mosquitto などのブローカー・ソフトウェアをコンピューターにインストールします。ブラウザを使用してインストールファイルをダウンロードし、実行します。
- MQTT Lens などのテスト・プログラムを使用してブローカーをテストします。ブラウザーを使用して MQTT レンズをダウンロードし、インストールします。次に、パブリッシュされたメッセージがサブスクライブされていることを確認します。
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結果
HMIに示され、ラズベリーピスによって測定されたデータは、 図5に示すように加入者に監視および記録されたことが判明した。ビデオで示されているように、処理データはデータベースに記録されます。
図 1: MQTT プロトコルを使用したデータ伝送の概要 ブローカーは、パブリッシャーからサブスクライバーにメッセージを中継します。この図の発行元は、メインの発行元と追加の発行元 (Raspberry Pi) です。メインパブリッシャーは、データを受信するために押出成形機に直接接続されます。加入者数は、ネットワーク容量が許す限り制限されません。サブスクライバーは、データを他のサブスクライバーに.......
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ディスカッション
提示されたプロトコルに従うことによって、MESのような高価なITソリューションなしで処理データを監視および記録することができる。IoT技術により、従来の機械からのデータの取得と配信が容易になります。メッセージベースのプロトコルであるMQTTは、ポリマー処理ラインのデータ通信のプラットフォームとしてうまく機能することが示されています。さらに、追加のデータを柔軟に測定して一緒に送信することができます。この作品で雇われた追加の出版社はラズベリーパイスでした。特に、産業用ラズベリーパイエンクロージャに収納することでさらに保護し、過酷な条件下での堅牢な動作を確保できます。サブスクライバーは、任意のオペレーティング システムを持つ任意のデバイスになります。加入者デバイスは、加入するトピックを選択することによって、必要なデータのみを受信することができる。この研究は、MQTTとIoTデバイスを組み合わせることで、ポリマー加工ラインのデータ監視を非常に困難なく実現できることを示しています。現代の産業用通信アーキテクチャは、パデューモデルのようなピラミッドアーキテクチャから逸脱する傾向があり、提案された方法もこの傾向が正当化されることを示している。
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開示事項
著者らは利益相反がないと宣言しています。
謝辞
本研究は、ソウルテック(ソウル科学技術大学)が資金提供する研究プログラムの支援を受けた。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| エッジデバイス | Adavantech | UNO 420 | Intel Atom E3815 ファンレス |
| フィルム押出機 | EM Korea | 利用不可 | 450mmフィルムの生産に |
| 対応できません Pydroid | IIEC | 利用不可 | Androidデバイス |
| Python3 | Pythonソフトウェア Foundataion | 利用不可 | Windows、Linux |
| Raspberry Pi 4 | CanaKit | 利用不可利用可能な | 標準キット |
参考文献
- Shafiq, S. I., Szczerbicki, E., Sanin, C. Proposition of the methodology for Data Acquisition, Analysis and Visualization in support of Industry 4.0. Procedia Computer Science. 159, 1976-1985 (2019).
- Dilda, V., et al.
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再版と許可
