Summary
यह कार्य एक फिल्म एक्सट्रूज़न सिस्टम और मॉनिटरिंग उपकरणों के बीच डेटा संचार के लिए एक लचीली विधि का प्रस्ताव करता है जो संदेश पंक्तिबद्ध करना टेलीमेट्री ट्रांसपोर्ट (MQTT) नामक संदेश प्रोटोकॉल पर आधारित है।
Abstract
इस काम का उद्देश्य एक प्रकाशक-ग्राहक आधारित प्रोटोकॉल को नियोजित करके बहुलक प्रसंस्करण मशीन के लिए एक लचीली डेटा संचार संरचना का निर्माण करना है जिसे संदेश कतारबद्ध टेलीमेट्री ट्रांसपोर्ट (एमक्यूटीटी) कहा जाता है, जिसे टीसीपी / आईपी पर संचालित किया जाता है। पारंपरिक उपकरणों का उपयोग करते समय भी, प्रसंस्करण डेटा को इंटरनेट संचार के माध्यम से कहीं भी विभिन्न उपकरणों द्वारा मापा और रिकॉर्ड किया जा सकता है। एक संदेश-आधारित प्रोटोकॉल लचीले संचार की अनुमति देता है जो मौजूदा सर्वर-क्लाइंट प्रोटोकॉल की कमियों को दूर करता है। एकाधिक डिवाइस स्रोत उपकरणों द्वारा प्रकाशित संसाधन डेटा की सदस्यता ले सकते हैं. प्रस्तावित विधि एकाधिक प्रकाशकों और ग्राहकों के बीच डेटा संचार की सुविधा प्रदान करती है। इस कार्य ने एक ऐसी प्रणाली को लागू किया है जो उपकरण और अतिरिक्त सेंसर से डेटा को संदेश ब्रोकर में प्रकाशित करती है। ग्राहक ब्रोकर द्वारा रिले किए गए प्रक्रिया डेटा की निगरानी और भंडारण कर सकते हैं। सिस्टम को तैनात किया गया है और प्रभावशीलता को प्रदर्शित करने के लिए एक फिल्म एक्सट्रूज़न लाइन के लिए चलाया गया है।
Introduction
चौथी औद्योगिक क्रांति की लहर में, विभिन्न प्रसंस्करण डेटा का अधिग्रहण और निगरानीमहत्वपूर्ण कार्य बन गए हैं। विशेष रूप से, प्रक्रिया डेटा का उपयोग करके विनिर्माण प्रक्रिया में सुधार करना और कुशल संचालन योजनाओं की स्थापना सभी विनिर्माण सुविधाओं 2,3 का एक महत्वपूर्ण लक्ष्य होगा। डाउनटाइम को बहुत कम किया जा सकता है यदि एक अलार्म कारखाने से बाहर भेजा जा सकता है या यदि समय 4 में पूर्वानुमानित रखरखाव किया जा सकताहै। हाल ही में, बहुलक प्रक्रियाओं 5,6 में डेटा विश्लेषण के लिए कई प्रयास किए गए हैं। हालांकि, मौजूदा सिस्टम 7 से इस तरह के डेटा को प्राप्त करने में कठिनाइयों के कारण इन कार्यों का संचालन करना आसान नहींहै। नियंत्रण और इंस्ट्रूमेंटेशन की पदानुक्रमित संरचना डेटा अधिग्रहण और संचार को मुश्किल बनाती है।
सबसे पहले, विभिन्न विनिर्माण तिथियों के साथ विभिन्न मशीनों से डेटा प्राप्त करना संभव नहीं है। विभिन्न मशीनों के बीच संचार का एहसास करना मुश्किल है क्योंकि इसके लिए मालिकाना प्रारूपों में विभिन्न फील्डबसों के बीच इंटरऑपरेबिलिटी की आवश्यकता होती है। इस तरह, संचार विधियों और डेटा प्रारूपों को निजी रखा जाता है। यह आसानी से डेटा सुरक्षा बनाए रखने में मदद करता है लेकिन उपयोगकर्ताओं को सेवाओं और भविष्य के विकास के लिए मशीन बिल्डर पर निर्भर रखता है। पॉलिमर प्रोसेसिंग मशीनों से जुड़े मानव-मशीन इंटरफ़ेस (एचएमआई) सहित हाल के नियंत्रण कंप्यूटर ज्यादातर विंडोज-आधारित होते हैं, लेकिन मालिकाना विकास वातावरण में बनाए गए सॉफ़्टवेयर से भरे होते हैं। सेंसर या एक्ट्यूएटर्स के साथ संवाद करने के लिए विभिन्न कंपनियों से प्रोग्राम योग्य तर्क नियंत्रकों (पीएलसी) का उपयोग करना संभव है, लेकिन कई मामलों में, ऊपरी पर्यवेक्षी नियंत्रण और डेटा अधिग्रहण (एससीएडीए) प्रणाली नियंत्रण कंप्यूटर8 पर निर्भर है। इस अभ्यास ने बाजार में प्रतिस्पर्धा करने के लिए कई प्रोटोकॉल, फील्डबस और नियंत्रण प्रणालियों का कारण बना दिया है। यद्यपि इस जटिलता को समय के साथ थोड़ा कम कर दिया गया है, लेकिन कई प्रकार के फील्डबस और प्रोटोकॉल अभी भी सक्रिय उपयोग में हैं।
दूसरी ओर, नियंत्रण उपकरणों और SCADA के बीच संचार को Open Platform Communications United Architecture (OPCUA) 9 द्वारा मानकीकृत किया गया है। इसके अलावा, स्काडा और विनिर्माण निष्पादन प्रणाली (एमईएस) के बीच संचार भी मुख्य रूप से OPCUA के माध्यम से किया गया है। इस तरह के एक तंग पदानुक्रमित संरचना में, प्रक्रिया की निगरानी और विश्लेषण के लिए स्वतंत्र रूप से डेटा निकालना आसान नहीं है। आमतौर पर, डेटा को SCADA या MES10 से बाहर निकाला जाना चाहिए। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, ये सिस्टम विक्रेता-विशिष्ट हैं, और डेटा प्रारूप शायद ही कभी खुले होते हैं। नतीजतन, डेटा निष्कर्षण को मूल सूचना प्रौद्योगिकी / परिचालन प्रौद्योगिकी (आईटी / ओटी) समाधान विक्रेताओं से पर्याप्त समर्थन की आवश्यकता होती है। यह निगरानी और विश्लेषण के लिए डेटा अधिग्रहण में बाधा डाल सकता है।
एक फिल्म एक्सट्रूज़न लाइन में, नियंत्रण पीसी एक SCADA प्रणाली11 द्वारा पर्यवेक्षण किया जाता है। SCADA सिस्टम एक कंप्यूटर प्रोग्राम द्वारा संचालित होता है जिसे आसानी से संशोधित नहीं किया जा सकता है। कंप्यूटर प्रोग्राम संपादन योग्य हो सकता है, लेकिन संपादन काफी महंगा और समय लेने वाला है। प्रसंस्करण डेटा की आसानी से निगरानी और विश्लेषण करने के लिए, डेटा किसी भी स्थान से सुलभ होना चाहिए। साइट से दूर प्रसंस्करण डेटा की निगरानी करने के लिए, कंप्यूटर प्रोग्राम को इंटरनेट12 पर प्रसंस्करण डेटा स्ट्रीम करने में सक्षम होना चाहिए। इसके अलावा, एक खुली मुफ्त विधि डेटा अधिग्रहण13 के लिए खर्च को कम करती है। यह दृष्टिकोण डेटा विश्लेषण को छोटे कारखानों में भी करने की अनुमति देता है जो वाणिज्यिक आईटीसमाधानों में निवेश करने का जोखिम नहीं उठा सकते हैं।
इस अध्ययन में, प्रकाशक-ग्राहक मॉडल पर आधारित एक संदेश प्रोटोकॉल नियोजित किया गया है। संदेश पंक्तिबद्ध टेलीमेट्री ट्रांसपोर्ट (MQTT) एक खुला और मानक प्रोटोकॉल है जो कई डेटा प्रदाताओं और उपभोक्ताओं के बीच संदेश भेजने में सक्षम बनाताहै। यहां, हम एक ऐसी प्रणाली का प्रस्ताव करते हैं जो मौजूदा विनिर्माण सुविधाओं के लिए एमक्यूटीटी का उपयोग करके डेटा प्राप्त, संचारित और निगरानी करती है। प्रदर्शन को सत्यापित करने के लिए सिस्टम को एक फिल्म एक्सट्रूज़न लाइन में परीक्षण किया जाता है। मूल नियंत्रक से डेटा Modbus प्रोटोकॉल के माध्यम से एक किनारे डिवाइस के लिए प्रेषित कर रहे हैं। फिर, डेटा ब्रोकर को प्रकाशित किया जाता है। इस बीच, दो रास्पबेरी पाई एक ही ब्रोकर को मापा तापमान और रोशनी प्रकाशित करते हैं। फिर, इंटरनेट पर कोई भी डिवाइस डेटा की सदस्यता ले सकता है, इसके बाद इसकी निगरानी और रिकॉर्डिंग की जाती है जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। इस काम में प्रोटोकॉल दिखाता है कि पूरी प्रक्रिया कैसे की जा सकती है।
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Protocol
1. ब्रोकर स्थापना
नोट:: इंटरनेट के माध्यम से डेटा की निगरानी और रिकॉर्ड करने के लिए, डेटा रिले करने वाला एक कंप्यूटर सिस्टम तैयार किया जाना चाहिए। सिस्टम प्रकाशकों और ग्राहकों दोनों से सुलभ होना चाहिए जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। इस प्रकार, इसमें एक सार्वजनिक आईपी पता होना चाहिए जो किसी भी संचार से पहले जाना जाता है। एक खुला MQTT दलाल एक्लिप्स Mosquitto कहा जाता है सिस्टम13 पर स्थापित है.
- एक कंप्यूटर को एक सार्वजनिक आईपी पता देने वाले इंटरनेट से कनेक्ट करें। ऑपरेटिंग सिस्टम की IP सेटिंग में पता दें।
- कंप्यूटर पर एक ब्रोकर सॉफ़्टवेयर जैसे एक्लिप्स Mosquitto स्थापित करें. एक ब्राउज़र का उपयोग करके स्थापना फ़ाइल डाउनलोड करें और इसे निष्पादित करें।
- MQTT लेंस जैसे परीक्षण कार्यक्रम के साथ ब्रोकर का परीक्षण करें। एक ब्राउज़र का उपयोग कर MQTT लेंस डाउनलोड करें और इसे स्थापित करें। उसके बाद, सुनिश्चित करें कि प्रकाशित संदेश सदस्यता ले रहे हैं।
2. मुख्य प्रकाशक तैयारी
नोट:: यह कंप्यूटर मशीन डेटा MQTT के माध्यम से TCP पर ब्रोकर के लिए प्रकाशित करता है। विरासत डेटा की व्याख्या की जानी चाहिए और बाहर भेजे जाने के लिए फिर से पैक किया जाना चाहिए। यह आमतौर पर RS485 या ईथरनेट द्वारा किया जा सकता है। हार्डवेयर स्तर पर कनेक्शन बस प्रकार के आधार पर सत्यापित किया जाना चाहिए। एक्सट्रूज़न मशीन एक ईथरनेट पोर्ट के माध्यम से Modbus के माध्यम से डेटा भेजती है।
- भौतिक रूप से मशीन साइट में एक कंप्यूटर रखें और इसे मुख्य प्रकाशक के रूप में स्थापित करें।
नोट:: यद्यपि अनिवार्य नहीं है, इस काम में एक औद्योगिक कंप्यूटर का चयन किया गया था। - Python3 को कंप्यूटर पर स्थापित करें। एक ब्राउज़र का उपयोग कर इंस्टॉलर फ़ाइल डाउनलोड करें और इसे निष्पादित करें।
- PyModbus16 स्थापित करें. एक ब्राउज़र का उपयोग कर इंस्टॉलर फ़ाइल डाउनलोड करें और इसे निष्पादित करें।
- मशीन को नियंत्रित करने वाले HMI के साथ बाहर निकालना नियंत्रक की जाँच करें और मुख्य प्रकाशक के लिए बाहर निकालना नियंत्रक कनेक्ट करें।
- पूरी तरह से डेटा और Modbus प्रोटोकॉल में इसी पते की पहचान मशीन से एक Modbus उपकरण जैसे ModbusPoll या QModMaster के रूप में उपयोग कर. सुनिश्चित करें कि भेजे गए मशीन डेटा Modbus उपकरण के संबंधित कक्षों में दिखाए गए हैं।
- प्रकाशक PC पर एक पायथन कोड लिखें जो एक्सट्रूज़न नियंत्रक से डेटा पुनर्प्राप्त करता है।
नोट:: यहाँ एक कोड उदाहरण है:
pyModbusTCP.client आयात ModbusClient से
ग्राहक = ModbusClient (होस्ट = "192.168.1.***", पोर्ट =***, unit_id =***)
client.open()
बाहर निकालना डेटा = str(client.read_holding_registers(1000, 58)) - PCIe, USB, RS232, और RS485 के माध्यम से अन्य उपकरणों से अतिरिक्त डेटा स्ट्रीम मर्ज करें।
नोट: यह सीधा है। एक बार एक अतिरिक्त डेटा स्ट्रिंग प्राप्त हो जाने के बाद, बस डेटा को मौजूदा डेटा स्ट्रीम में जोड़ें, जो निम्नलिखित कोड द्वारा किया जाता है:
एक्सट्रूज़नडेटा += अतिरिक्त डेटा - paho.mqtt.client पाइप द्वारा paho-mqtt स्थापित करने के बाद आयात paho-mqtt17 .
- कनेक्ट करने और ब्रोकर को डेटा प्रकाशित करने के लिए कोड को लागू करें।
नोट:: निम्न कोड उदाहरण को देखें:
url="117.xx.xxx.xx"; बंदरगाह = 1883; उपयोगकर्ता नाम = "****"; पासवर्ड = "xxxxx"; विषय = "Extruder"
mqttc = mqtt. क्लाइंट()
mqttc.username_pw_set (उपयोगकर्ता नाम, पासवर्ड)
mqttc.connect(host=url, port=port)
mqttc.loop_start()
बाहर निकालना डेटा = str(client.read_holding_registers(1000, 58))
Pub1 = mqttc.publish (विषय, एक्सट्रूज़नडेटा))
Pub1.wait_for_publish()
3. अतिरिक्त प्रकाशक तैयारी
नोट:: यह कंप्यूटर भी MQTT के माध्यम से मशीन डेटा TCP पर ब्रोकर के लिए प्रकाशित करता है। कभी-कभी, अतिरिक्त माप जो मुख्य प्रकाशक पर नहीं किया जा सकता है, आवश्यक है। इंटरनेट ऑफ थिंग्स (आईओटी) डिवाइस जैसे रास्पबेरी पाई और Arduino भूमिका निभा सकते हैं। इस काम में, रास्पबेरी पाई को तापमान डेटा और इलल्यूमिनेंस डेटा के लिए नियोजित किया गया था। प्रक्रिया प्रोटोकॉल अनुभाग 2 के समान है।
- सेंसर स्थान के पास एक रास्पबेरी पाई रखें।
नोट:: चूंकि तारों की दूरी सीमित है, रास्पबेरी पाई माप स्थान से बहुत दूर नहीं रखा जा सकता है। हालांकि, चूंकि एक्सट्रूडर का आसपास का क्षेत्र बहुत गर्म है, इसलिए डिवाइस को माप स्थान से कम से कम 1 मीटर दूर रखा जाना चाहिए। - आदेश पंक्ति में निम्न आदेशों द्वारा रास्पबेरी Pi पर Python3 स्थापित करें:
सुडो उपयुक्त अद्यतन
sudo apt Python3 idle3 स्थापित करें - सेंसर डेटा प्राप्त करने के लिए कोड को लागू करें। सेंसर डेटा I2C या GPIO के माध्यम से प्रेषित किया जा सकता है।
नोट:: GPIO के माध्यम से अतिरिक्त तापमान डेटा के लिए निम्न कोड उदाहरण को देखें:
max6675 से MAX6675 आयात करें
cs_pin1 = 24; clock_pin1 = 25; data_pin1 = 18
cs_pin2 = 9; clock_pin2 = 11; data_pin2 = 19
इकाइयाँ = "C"
thermocouple1 = MAX6675 (cs_pin1, clock_pin1, data_pin1, इकाइयाँ)
thermocouple2 = MAX6675 (cs_pin2, clock_pin2, data_pin2, इकाइयाँ)
T1 = thermocouple1.get()
T2 = thermocouple2.get() - paho.mqtt.client आयात करें.
- ब्रोकर से डेटा कनेक्ट करने और प्रकाशित करने के लिए अनुभाग 2 में कोड का पुन: उपयोग करें।
4. सब्सक्राइबर की स्थापना
नोट:: इंटरनेट पर किसी भी डिवाइस ब्रोकर के माध्यम से संसाधन डेटा प्राप्त हो सकता है। डेटा को संसाधित किया जाता है और एक पायथन कोड द्वारा भी विज़ुअलाइज़ किया जाता है। यदि विकास मुश्किल है, तो Google Play में MQTT क्लाइंट और ऐप स्टोर में MQT टूल जैसे उपलब्ध अनुप्रयोगों को नियोजित किया जा सकता है। चूंकि उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस का कार्यान्वयन काफी लंबा है, इसलिए विवरण यहां वर्णित नहीं हैं। यह भी ध्यान दें कि ऐप स्टोर में MQT टूल जैसे मौजूदा एप्लिकेशन डेटा प्राप्त कर सकते हैं।
- इंटरनेट की सदस्यता के लिए किसी डिवाइस को संलग्न करें. एक भौतिक केबल कनेक्शन सुनिश्चित करें और फिर कमांड लाइन पर ब्रोकर आईपी के लिए एक पिंग निष्पादित करें (उदाहरण के लिए, 117.xx.xxx.xx.xx पिंग)।
- डिवाइस और ओएस के आधार पर एक उपयुक्त पायथन वातावरण स्थापित करें। उदाहरण के लिए, Google Play से Python3 के बजाय Android डिवाइस पर Pydroid3 स्थापित करें.
- paho.mqtt.client और paho.mqtt.subscribe दोनों को ब्रोकर से कनेक्ट करने और डेटा प्राप्त करने के लिए आयात करें।
नोट:: निम्न कोड उदाहरण को देखें:
mqtt के रूप में paho.mqtt.client आयात करें
आयात paho.mqtt.subscribe सदस्यता के रूप में सदस्यता लें
url="117.xx.xxx.xx"; बंदरगाह = 1883; उपयोगकर्ता नाम = "****"; पासवर्ड = "xxxxx"; विषय = "Extruder"
mqttc.username_pw_set (उपयोगकर्ता नाम, पासवर्ड)
mqttc.connect(host=url, port=port)
mqttc.subscribe(विषय, 0)
mqttc.loop_start()
Sub1 = subscribe.simple(विषय, hostname=url)
ExtruderData = Sub1.payload.decode("utf-8") - PyQT5 का उपयोग करके आवश्यकतानुसार एक उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस बनाएँ.
नोट: यह भाग बहुत लंबा है और संचार के बजाय प्राप्त डेटा के ग्राफिकल प्रतिनिधित्व पर केंद्रित है। संबंधित कोड अनुपूरक डेटा के रूप में प्रदान किया जाता है। - अंतर्निहित कोड निष्पादित करके GUI पर आवक डेटा प्रदर्शित करें.
5. डेटा लॉगिंग
नोट:: संसाधन डेटा निगरानी करते समय डेटाबेस में लिखा जा सकता है। इस काम में, एक प्रयोगशाला-पैमाने पर डेटाबेस चुना गया था। डेटा को आसानी से लिखने और किसी उपयोगकर्ता कंप्यूटर से पुनर्प्राप्त करने के लिए Microsoft Access फ़ाइल पर कनेक्ट डे हैं। इसके अलावा, Microsoft Excel जैसे स्प्रेडशीट में डेटा का विश्लेषण करने के लिए क्वेरी द्वारा तालिका को तुरंत बनाया जा सकता है.
- डेटा रिकॉर्ड करने के लिए किसी सब्सक्राइबर डिवाइस का चयन करें.
- चित्र 318 में दिखाए गए अनुसार डेटाबेस तक पहुँचने के लिए पायथन कोड के लिए कमांड लाइन पर "पाइप इंस्टॉल pyodbc" निष्पादित करके pyodbc आयात करें।
- संसाधन डेटा रिकॉर्ड करने के लिए पायथन कोड द्वारा डेटाबेस को कोई क्वेरी भेजें. विधि के लिए चित्र 3 में पायथन कोड देखें।
- रिकॉर्ड किए गए डेटा की पुनर्प्राप्ति के लिए डेटाबेस को कोई क्वेरी भेजें.
नोट:: डेटा पुनर्प्राप्ति के लिए एक कोड उदाहरण नीचे दिया गया है:
आयात pyodbc
x के लिए pyodbc.drivers() में x यदि x.startswith ('Microsoft Access Driver')]
conn_str = (
r'DRIVER={Microsoft Access Driver (*.mdb, *.accdb)};'
r'DBQ=C:\Users\data_analysis\db1.accdb;'
)
cnxn = pyodbc.connect(conn_str)
crsr = cnxn.cursor()
crsr.tables में table_info के लिए (tableType='TABLE'):
print(table_info.table_name)
sql = """\
Process_Condition से * का चयन करें
"""
crsr = cnxn.execute(sql)
crsr में पंक्ति के लिए:
RetrievedData = pd.read_sql(sql, cnxn)
crsr.close()
cnxn.close()
6. परिनियोजन
नोट:: यदि सभी डिवाइस इंटरनेट से कनेक्ट किया जा सकता है, तो सेटअप सरल है। हालांकि, मशीन साइड डेटा को सुरक्षित करने के लिए, प्रकाशक केवल इंट्रानेट में हो सकते हैं। इस मामले में, ब्रोकर इंटरनेट का प्रवेश द्वार हो सकता है। ऐसा करने के लिए, ब्रोकर को दो ईथरनेट एडाप्टर से लैस होना चाहिए, जिनमें से एक में एक सार्वजनिक आईपी पता होना चाहिए। सभी आइटम विकसित होने के बाद, कोड को प्रत्येक डिवाइस पर तैनात किया जाना चाहिए जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है। कनेक्शन का मोड, वायर्ड या वायरलेस, महत्वपूर्ण नहीं है, लेकिन इसे सुरक्षित किया जाना चाहिए ताकि प्रत्येक डिवाइस ब्रोकर तक पहुंचने में सक्षम हो। इसका मतलब है कि ब्रोकर सुरक्षा उद्देश्यों के लिए इंट्रानेट और इंटरनेट के बीच की सीमा पर एक गेटवे के रूप में कार्य कर सकता है। बेशक, भले ही सभी उपकरण इंटरनेट के संपर्क में हैं, संचार के दृष्टिकोण से कोई समस्या नहीं है।
- एक्सट्रूज़न नियंत्रक, मुख्य प्रकाशक, और अतिरिक्त प्रकाशकों को ईथरनेट के माध्यम से इंट्रानेट पोर्ट से कनेक्ट करें।
- ब्रोकर के एक ईथरनेट पोर्ट को इंट्रानेट से और दूसरे को इंटरनेट से कनेक्ट करें।
- उन सभी के लिए चरण 4.1 दोहराकर ग्राहकों को इंटरनेट से कनेक्ट करें।
7. निष्पादन
नोट: पूरे सिस्टम का परीक्षण करने के लिए, हमने एक्सट्रूज़न लाइन शुरू की और सभी पायथन कोड और मोस्किटो को चलाया।
- बाहर निकालना प्रक्रिया प्रारंभ करें। मशीन के एचएमआई पर, तापमान सेट करें और एचएमआई स्क्रीन पर बटन को छूकर हीटर को चालू करें। एक बार जब आवश्यक तापमान तक पहुंच जाता है, तो बहुलक पिघलने को बाहर निकालने के लिए पेंच रोटेशन शुरू करें।
- सभी कंप्यूटरों को चालू करें, ब्रोकर डिवाइस पर ब्रोकर सॉफ़्टवेयर को "नेट स्टार्ट मॉस्किटो" कमांड द्वारा शुरू करें, और फिर आवश्यकतानुसार प्रोसेसिंग डेटा की निगरानी और रिकॉर्ड करने के लिए पायथन कोड चलाएं।
नोट:: चरण 7.1 और चरण 7.2 का क्रम उलटा किया जा सकता है। पायथन कोड को केवल कमांड लाइन पर "python3 xxxxx.py" टाइप करके निष्पादित किया जा सकता है, जिसके बाद Enter दबाया जा सकता है। हर बार डिवाइस रिबूट होने पर कमांड टाइप करने से बचने के लिए इस आदेश को स्टार्ट-अप प्रोग्राम्स में जोड़ें.
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Representative Results
यह पाया गया है कि एचएमआई में दिखाए गए और रास्पबेरी पीआईएस द्वारा मापा गया डेटा मॉनिटर किया गया था और ग्राहकों में दर्ज किया गया था जैसा कि चित्रा 5 में दिखाया गया है। जैसा कि वीडियो में प्रस्तुत किया गया है, प्रसंस्करण डेटा डेटाबेस में लॉग इन किया गया है।
चित्र1: MQTT प्रोटोकॉल का उपयोग कर डेटा संचरण की रूपरेखा. ब्रोकर प्रकाशकों से ग्राहकों को संदेश रिले करता है। इस आरेख में प्रकाशक मुख्य प्रकाशक और अतिरिक्त प्रकाशक (रास्पबेरी पाई) हैं। मुख्य प्रकाशक डेटा प्राप्त करने के लिए सीधे एक्सट्रूज़न मशीन से जुड़ा हुआ है। ग्राहकों की संख्या तब तक सीमित नहीं है जब तक कि नेटवर्क क्षमता अनुमति देती है। सब्सक्राइबर्स डेटा को Microsoft Access जैसे डेटाबेस में रिकॉर्ड करने के लिए अन्य ग्राहकों को पुन: प्रकाशित कर सकते हैं. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 2: प्रकाशन, ब्रोकरेज, और एक फिल्म एक्सट्रूज़न लाइन में सदस्यता द्वारा डेटा प्रवाह। संसाधन डेटा ऊपरी बाएँ बॉक्स में दर्शाए गए भौतिक सिस्टम द्वारा प्रकाशित किया जाता है। सब्सक्राइबर के लिए, एक ग्राफिक उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस बनाने वाला एक पायथन कोड स्क्रीन पर प्राप्त डेटा को प्रदर्शित करने के लिए PyQt5 के आधार पर लिखा जाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 3: ODBC के माध्यम से एक MS Access फ़ाइल के लिए सदस्यता प्राप्त डेटा रिकॉर्डिंग. Microsoft Access से कनेक्शन स्थापित करने के लिए, ODBC को नियोजित किया गया था. Pyodbc का उपयोग करके पायथन कोड कनेक्शन के लिए लिखा गया है, जो उपयोगकर्ताओं द्वारा उत्पन्न प्रश्नों को प्रसारित करके लॉगिंग और विश्लेषण की अनुमति देता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 4: पूरे सिस्टम की तैनाती। 2 के निर्माण में ब्रोकर डिवाइस को दो ईथरनेट पोर्ट की आवश्यकता होती है, एक इंट्रानेट के लिए और दूसरा इंटरनेट के लिए। सुरक्षा के लिए, प्रकाशक इंट्रानेट से जुड़े होते हैं, जबकि ग्राहक इंटरनेट से जुड़े होते हैं। ब्रोकर को परिसर के बाहर एक्सेस करने के लिए एक सार्वजनिक आईपी पते की आवश्यकता होती है। नतीजतन, इंटरनेट पर कोई भी डिवाइस प्रकाशित डेटा की सदस्यता ले सकता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 5: फिल्म एक्सट्रूज़न लाइन का संचालन करते समय डेटा मॉनिटरिंग सिस्टम चला रहा है। पूरे सिस्टम को तैनात किए जाने के बाद एक्सट्रूज़न ऑपरेशन (निचले दाएं) के दौरान प्रसंस्करण डेटा की निगरानी की जा सकती है। HMI (ऊपरी दाएं) में दिखाए गए डेटा बाहर प्रकाशित होते हैं। ब्रोकर शुरू होने के बाद, प्रकाशक और ग्राहक उपकरणों में कोड निष्पादित किया जाना चाहिए। फिर, डेटा प्रवाह सिस्टम में योजना के अनुसार शुरू होता है। आने वाले डेटा का उपयोग करके, फिल्माए गए एक्सट्रूज़न लाइन की निगरानी और प्रदर्शन किया जा सकता है (निचले बाएं)। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
अनुपूरक डेटा। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें।
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Discussion
प्रस्तुत प्रोटोकॉल का पालन करके, प्रसंस्करण डेटा की निगरानी की जा सकती है और एमईएस जैसे महंगे आईटी समाधानों के बिना दर्ज किया जा सकता है। आईओटी प्रौद्योगिकियां पारंपरिक मशीनों से डेटा प्राप्त करना और वितरित करना आसान बना सकती हैं। यह दिखाया गया है कि संदेश-आधारित प्रोटोकॉल, MQTT, सफलतापूर्वक बहुलक प्रसंस्करण लाइनों के लिए डेटा संचार के लिए एक मंच के रूप में कार्य करता है। इसके अलावा, अतिरिक्त डेटा को लचीला रूप से मापा जा सकता है और एक साथ प्रेषित किया जा सकता है। इस काम में नियोजित अतिरिक्त प्रकाशक रास्पबेरी पाई थे। विशेष रूप से, उन्हें कठोर परिस्थितियों में मजबूत संचालन सुनिश्चित करने के लिए औद्योगिक रास्पबेरी पाई बाड़ों में आवास देकर आगे संरक्षित किया जा सकता है। सब्सक्राइबर्स किसी भी ऑपरेटिंग सिस्टम के साथ कहीं भी कोई भी डिवाइस हो सकते हैं। सब्सक्राइबर डिवाइस सदस्यता के लिए विषय का चयन करके केवल आवश्यक डेटा प्राप्त कर सकता है। इस काम से पता चला है कि आईओटी उपकरणों के साथ एमक्यूटीटी बड़ी कठिनाई के बिना एक बहुलक प्रसंस्करण लाइन के लिए डेटा निगरानी को सक्षम बनाता है। आधुनिक औद्योगिक संचार आर्किटेक्चर पिरामिड आर्किटेक्चर जैसे पर्ड्यू मॉडल से विचलित होते हैं, और प्रस्तावित विधि से यह भी पता चलता है कि यह प्रवृत्ति उचित है।
पायथन का उपयोग करके सॉफ़्टवेयर को लागू करके, कोड को विभिन्न प्लेटफार्मों19 के लिए पुन: उपयोग किया जा सकता है। नतीजतन, विभिन्न प्लेटफार्मों वाले उपकरण प्रसंस्करण डेटा को प्रकाशित करने और सदस्यता लेने में भाग ले सकते हैं। इसके अलावा, बहुत सारे कोडिंग लोड को कई पूर्वनिर्मित कोड जैसे PyModbus, pyodbc, paho.mqtt और PyQT5 आयात करके कम किया जा सकता है। चूंकि एमक्यूटीटी के बारे में विकास सरल और सीधा था, इसलिए डीबगिंग में बहुत कठिनाई नहीं थी। हालांकि, लीगेसी कंट्रोलर से प्रोसेसिंग डेटा को प्रकाशक डिवाइस पर लाने के लिए काफी प्रयास करना पड़ा। यदि डेटा प्रारूप और प्रोटोकॉल स्पष्ट रूप से ज्ञात नहीं हैं, तो डेटा पैकेट का सावधानीपूर्वक विश्लेषण किया जाना चाहिए। इसके अलावा, अवांछित डेटा रिसाव को रोकने के लिए साइबर सुरक्षा के मुद्दे की जांच की जानी चाहिए।
कई मशीनों के साथ एक बड़े कारखाने को अभी भी पारंपरिक एमईएस-आधारित डेटा अधिग्रहण की आवश्यकता हो सकती है, शायद OPCUA संचार का उपयोग करके। ऐसे मामलों में, आईटी प्रणाली में निवेश बहुत अधिक जोखिम के बिना किया जा सकता है। हालांकि, तंग बजट वाले छोटे कारखानों के लिए, प्रस्तावित मॉडल एक आशाजनक विकल्प20 है। इस प्रकार, एमईएस और आईओटी को काफी समय तक सह-अस्तित्व और विकसित होने की उम्मीद है। इंजेक्शन मोल्डिंग और एक्सट्रूज़न जैसी बहुलक प्रक्रियाओं के अलावा, इस दृष्टिकोण को किसी भी विनिर्माण प्रक्रियाओं पर लागू किया जा सकता है जिन्हें डेटा संचार की आवश्यकता होती है।
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Disclosures
लेखकों ने हितों के टकराव की घोषणा नहीं की है।
Acknowledgments
इस अध्ययन को सियोलटेक (सियोल नेशनल यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी) द्वारा वित्त पोषित अनुसंधान कार्यक्रम द्वारा समर्थित किया गया था।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Edge Device | Adavantech | UNO 420 | Intel Atom E3815 Fanless |
| Film Extrusion Machine | EM Korea | Not Available | For production of 450 mm film |
| Pydroid | IIEC | Not Available | Android Devices |
| Python3 | Python Software Foundataion | Not Available | Windows, Linux |
| Raspberry Pi 4 | CanaKit | Not Available | Standard Kit |
References
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