Система керування технологічними процесами з використанням концепції ІоТ і технологій штучного інтелекту
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2024-2(94)-90-103Ключові слова:
програмовані логічні контролери, PLC, автоматизація, IoT, IIoT, ML, AI, Modbus, MQTT, обробка даних, індивідуальний тепловий пункт, каналізаційна насосна станція, Індустрія 4.0.Анотація
Для забезпечення процесу автоматизованого керування традиційно використовують програмовані логічні контролери (PLC), робота яких базується на керуванні обладнанням на основі заздалегідь заданих умов і програм. Цей підхід заснований на жорсткому налаштуванні всіх алгоритмів під час встановлення системи. Модернізація програми PLC ускладнена необхідністю перезаписувати програмний код повністю і викликає виведення об’єкта з роботи (для систем безперервної дії та за відсутності резервування всієї системи цей факт є критичним). Автоматизація виробництва класичним підходом на PLC має високу зв’язність та жорстку залежність алгоритмів керування, тому зміни призводять до ланцюгової реакції у всій програмі, спричиняючи необхідність внесення корекції або адаптації у багатьох її частинах, що є дорогим та часоємним процесом. У виробничих середовищах є звичайною практикою уникати модернізації програмних продуктів, особливо якщо існуючі системи автоматизації працюють надійно. У статті висвітлено процес розробки та впровадження комплексу програмних і апаратних засобів для функціонування системи, продемонстровано функціонування самостійного продукту на прикладі автоматизації каналізаційних насосних станцій (КНС) та доповнення до готового рішення індивідуального теплового пункту (ІТП), що розширює межі використання спеціалізованого PLC (ECL310 компанії Danfoss). Завдяки впровадженню рішення цей об’єкт отримує покращення ефективності, оптимізацію управлінських процесів та нову систему оповіщення. Відображено налаштування Edge-пристрою віддалено, з можливістю зміни параметрів через брокер. Відповідно підвищено стабільність системи за рахунок оперативного виявлення та виправлення проблем із обладнанням, що дозволяє зменшити час його простою. Запропоноване рішення дозволяє використовувати сучасні підходи до класичної автоматизації та розширювати її межі застосування.
Посилання
Mihai, S. et al. (2022), «Digital twins: A survey on enabling technolo-gies, challenges, trends and future prospects», IEEE Communications Surveys & Tutorials, Vol. 24, No. 4, рр. 2255–2291, doi: 10.1109/COMST.2022.3208773.
Brodskyi, Yu.B. (2022), Systemnyi analiz ta teoriia pryiniattia rishen, navch. posib., v 3 ch., Zhytomyrska politekhnika, Zhytomyr, Part 1. Systemolohiia, 92 р.
Ortiz, J.H. (2020), Industry 4.0 Current Status and Future Trends Edited, United Kingdom, London, рр. 19–81.
Cao, H., Wachowicz, M., Renso, C. and Carlini, E. (2019), «Analytics every-where: Generating insights from the internet of things», IEEE Access, Vol. 7, рр. 71749–71769, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2919514.
Building a roadmap for the next generation inter-net of things: Research, innovation and implementation 2021–2027 (2019), NG-IoT Consortium.
Akinshyna, O.V. and Tretiakova, A.I., «Osnovni zasady kompleksnoho pidkhodu do problemy enerhozberezhennia», [Online], available at: www.academy.gov.ua
Minerva, R., Lee, G.M. and Crespi, N. (2020), «Digital twin in the IoT context:A survey on technical features, scenarios, and architectural models», Proceedings of the IEEE, Vol. 108, No. 10, pp. 1785–1824, doi: 10.1109/JPROC.2020.2998530.
«Modbus TCP to MQTT for IoT/IIoT Data Interoperability» (2024), HiveMQ, [Online], available at: https://www.hivemq.com/blog/modbus-tcp-to-mqtt-for-iot-iiot-data-interoperability/
Certa, «GSM Gate Manual», [Online], available at: http://certa.com.ua/downloads/GSMGate_manual.pdf
«Danfoss ECL Portal», Danfoss, [Online], available at: https://ecl.portal.danfoss.com/login/auth?lang=ua
Eclipse Foundation, «Sparkplug Specification», [Online], available at: https://sparkplug.eclipse.org/
Список використаної літератури:
Digital twins: A survey on enabling technolo-gies, challenges, trends and future prospects / S.Mihai et al. // IEEE Communications Surveys & Tutorials. – 2022. – Vol. 24, No. 4. – Р. 2255–2291. DOI: 10.1109/COMST.2022.3208773.
Бродський Ю.Б. Системний аналіз та теорія прийняття рішень : навч. посіб. : в 3 ч. / Ю.Б. Бродський. – Житомир : Житомирська політехніка, 2022. – Ч. 1. Системологія. – 92 с.
Ortiz J.H. Industry 4.0 Current Status and Future Trends Edited / J.H. Ortiz. – London, United Kingdom, 2020. – P. 19–81.
Analytics every-where: Generating insights from the internet of things / H.Cao, M.Wachowicz, C.Renso, E.Carlini // IEEE Access. – 2019. – Vol. 7. – Р. 71749–71769. DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2919514.
Building a roadmap for the next generation inter-net of things: Research, innovation and implementation 2021–2027 / NG-IoT Consortium. – 2019.
Акіншина О.В. Основні засади комплексного підходу до проблеми енергозбереження / О.В. Акіншина, А.І. Третьякова [Електронний ресурс]. – Режим доступу : www.academy.gov.ua.
Minerva R. Digital twin in the IoT context:A survey on technical features, scenarios, and architectural models / R.Minerva, G.M. Lee, N.Crespi // Proceedings of the IEEE. – 2020. – Vol. 108, No. 10. – Р. 1785–1824. DOI: 10.1109/JPROC.2020.2998530.
Modbus TCP to MQTT for IoT/IIoT Data Interoperability / HiveMQ. – 2024 [Electronic resource]. – Access mode : https://www.hivemq.com/blog/modbus-tcp-to-mqtt-for-iot-iiot-data-interoperability/.
GSM Gate Manual / Certa [Electronic resource]. – Access mode : http://certa.com.ua/downloads/GSMGate_manual.pdf.
Danfoss ECL Portal / Danfoss [Electronic resource]. – Access mode : https://ecl.portal.danfoss.com/login/auth?lang=ua.
Sparkplug Specification / Eclipse Foundation [Electronic resource]. – Access mode : https://sparkplug.eclipse.org/.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Володимир Володимирович Воротніков, Костянтин Ігорович Матвєєв, Юрій Михайлович Россінський
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
