תקשורת נתונים המבוססת על MQTT בתהליך שחול פולימרי

הפרוטוקול בעבודה זו מאפשר בניית מבנה תקשורת נתונים גמיש עבור מכונת עיבוד פולימרים על ידי שימוש בקוד פרוטוקול מבוסס מנוי מפרסם MQTT. גם בעת שימוש בציוד קלאסי עיבוד נתונים ניתן לראות ולהקליט על ידי מכשירים שונים בכל מקום באינטרנט. הפרוטוקול מאפשר תקשורת נתונים בין בעלי אתרים מרובים לבין מנויים מרובים.

יישמנו מערכת המפרסמת נתוני עיבוד מקו שחול קיים למכשירי ההרשמה באמצעות מכשיר ברוקר. הנתונים מבקר שחול מדור קודם פורשו במכשיר ונשלחו לברוקר. מכשירים נוספים לטמפרטורות סביבה בשני מיקומים שונים ובמהלך העיבוד מפרסמים גם את הנתונים למתווך.

לאחר מכן הברוקר מעביר את הנתונים למכשירי מנויים המעוניינים בנתונים אלה. כדי להציג ולתעד את הנתונים. מערכת המנויים תוכננה ונבנתה.

מאז כל הקוד עבור המכשירים המשתתפים נכתבו Python. ניתן לעשות שימוש חוזר בקוד במכשירים עם מערכות הפעלה שונות. לבסוף, המערכת נפרסת ונבדקת עבור קו כדי להדגים את תקפות התקנת המתווך הראשון.

כדי להתחיל להגדיר את מערכת הברוקרים MQTT כך שהיא תוכל לנטר ולתעד נתוני עיבוד דרך האינטרנט. על מנת שמכשיר ברוקר יעביר נתונים כאלה הוא חייב להיות נגיש הן לבעלי אתרים והן למנויים. חבר מערכת מחשב לאינטרנט באמצעות כתובת IP ציבורית, כך שניתן יהיה לגשת למתווך הן על ידי בעלי אתרים והן על ידי מנויים.

לאחר מכן בהתקנת המחשב, תוכנת ברוקר פתוחה כגון Eclipse Mosquito משתמשת בכלי בדיקה כמו עדשת MQTT כדי לבחון את יכולת הפעולה של ברוקרים MQTT. שנית, הכנת המו"ל הראשי. עכשיו תן לנו להכין את מכשיר ההוצאה לאור הראשי.

כאמור מחשב זה מפרסם את נתוני המכונה באמצעות MQTT למתווך. יש לפרש נתונים מדור קודם ולארוז אותם מחדש כדי להישלח החוצה. זה יכול להיעשות בדרך כלל על ידי RS-485 או Ethernet.

יש לאמת את החיבור ברמת החומרה בהתאם לסוג האפיק. מכונת ההבלטה הנחשבת שולחת נתונים באמצעות Modbus דרך יציאת Ethernet, כדי להשיג נתונים ממכונת ההבלטה ולפרסם אותם. מקם מחשב כמוציא לאור הראשי באתר המחשב.

במחשב זה להתקין את Python שלוש כסביבת התוכנה. לאחר מכן התקן את Pi Modbus כדי לאפשר קישוריות ותקשורת של Modbus. בדוק את קודי הפונקציה Modbus של בקר ההבלטה וחבר אותו למפרסם הראשי.

זהה באופן מלא את הנתונים ואת הכתובת המשויכת ואת קודי Modbus מהמכונה באמצעות כלי Modbus כגון סקר Modbus או מאסטר Q mod על המפרסם הראשי. לאחר מכן כתוב קוד Python על המפרסם שמאחזר את הנתונים מבקר ההבלטה. בנוסף, שלב זרם נתונים באמצעות PCIE USB RS-232 ו- RS-485 מהתקנים אחרים.

ייבוא לקוח נקודה MQTT של paho dot ויישם את הקוד לחיבור ופרסום נתונים למתווך. שלישית, הכנה נוספת למו"ל. בנוסף למו"ל הראשי, הבה נשתמש במכשירי IOT נוספים כדי לרכוש ולפרסם טמפרטורות סביבה ו-illuminance של סרטים.

לשם כך. נעשה שימוש בשני מכשירי Raspberry Pi. כל מכשיר מפרסם את הנתונים הנמדדים למתווך כפי שעושה המפרסם הראשי.

מקם את המכשירים ליד מיקומי החיישן. לאחר מכן התקן את Python 3 על המכשירים ויישם את הקוד כדי להשיג את נתוני החיישן. נתוני החיישן מועברים על ידי I2C עבור חיישן האילומיננס ועל ידי GPIO עבור הטמפרטורות.

השתמש שוב בקוד Python הקודם כדי לפרסם את הנתונים. הודות לעצמאות המכשיר של פייתון. ניתן לעשות שימוש חוזר בקוד עבור החלונות עבור Raspberry Pis.

רביעית, מנויים מוגדרים. כעת הבה נסביר כיצד להירשם כמנוי לנתוני העיבוד. כאמור, כל מכשיר באינטרנט עשוי לקבל את הנתונים באמצעות הברוקר.

שוב, ניתן לעבד את הנתונים ולהציג אותם באופן חזותי על ידי קוד Python. במכשיר המחובר לאינטרנט להתקין סביבת Python מתאימה בהתאם למכשיר ולמערכת ההפעלה. לדוגמה, במכשיר אנדרואיד Pydroid 3 צריך להיות מותקן במקום Python 3, ולאחר מכן לייבא הן paho dot MQTT נקודה לקוח ו paho dot MQTT נקודה להירשם כדי להתחבר ולקבל נתונים מן הברוקר.

לאחר מכן בנה ממשק משתמש כנדרש בהתבסס על Pi QT5. מאז יישום של חלק זה הוא ארוך למדי יכול להיות מייגע. הפרטים אינם מתוארים כאן עוד יותר עם קוד זה להציג את הנתונים הנכנסים בממשק המשתמש הגרפי.

כמו כן, דעו כי יישומים קיימים כגון כלי MQT במאגר האפליקציות יכולים לקבל את הנתונים. חמישית, רישום נתונים. כדי לתעד את הנתונים במהלך ניטור ה- Python אמור להיות מסוגל לגשת למסד נתונים.

בעבודה זו הנתונים נכתבים לקובץ גישה של Microsoft. בהתחשב בקנה המידה של הנתונים ובזמינות התוכנה. בחר התקן מנוי כדי להקליט את הנתונים.

לאחר מכן ייבא pyodbc בקוד Python כדי לגשת למסד הנתונים. להקלטת נתוני העיבוד, שלח שאילתה למסד הנתונים על-ידי קוד Python. כדי לאחזר את הנתונים המוקלטים שלח שאילתה נוספת למסד הנתונים.

לאחר אחזור הנתונים, ניתן לנתח את הנתונים על-ידי ארגון מחדש של הנתונים לפי הצורך. טבלה הניתנת לקריאה בגיליון אלקטרוני יכולה להיבנות באופן מיידי. שישית, פריסה.

לאחר שכל הפריטים מפותחים יש לפרוס את קודי Python על כל מכשיר. מצב החיבור קווי או אלחוטי אינו חשוב אך יש להבטיח כי כל מכשיר צריך להיות מסוגל לגשת למתווך. משמעות הדבר היא שהמתווך משחק כשער על הגבול בין האינטרנט לאינטרנט למטרת האבטחה.

כאן כדי לשמור על אבטחה טובה יותר חבר את בקר ההבלטה, המפרסם הראשי ואת המפרסמים הנוספים לאינטרנט. לאחר מכן חבר יציאת Ethernet אחת של הברוקר לאינטרנט והשנייה לאינטרנט כדי לנטר ולתעד את נתוני העיבוד. חבר את המנויים לאינטרנט לפי הצורך.

שביעית, הוצאה להורג. כדי לבדוק את המערכת כולה, הפעל את קו ההבלטה. לאחר מכן הפעל את כל התקני המחשב.

לאחר מכן התחל את תוכנת הברוקר יתוש, והפעל את כל קודי Python. תוצאות מייצגות. כתוצאה מביצוע המערכת המתוכננת והמוטמעת, נתוני העיבוד מנוטרים ומודמיינים.

ניתן להציג את הנתונים במגוון דרכים כולל גרפים וטבלאות, גם במכשיר נייד ניתן לנטר ולהקליט את הנתונים. יתר על כן, הנתונים נרשמים ומאוחזרים על מנת להיות מנותחים. מסקנה נמצא כי הנתונים המוצגים ב- HMI ונמדדים על ידי PIs פטל מנוטרים ומתועדים במנויים.

על ידי ביצוע הפרוטוקול המוצג ניתן לנטר ולהקליט את נתוני העיבוד ללא פתרונות IT יקרים כגון MES.