Diseño y simulación de una línea de producción empleando protocolos de comunicación industrial (IIoT) para el control y monitoreo de sistemas de automatización heterogéneos

El presente trabajo de titulación desarrolla e implementa una metodología que permite la integración e interconexión de procesos heterogéneos empleando un enfoque de comunicación de internet industrial de las cosas (IIoT, por sus siglas en inglés), en un ambiente de simulación bajo el concepto de...

Full description

Bibliographic Details
Main Authors: Barriga León, Pablo Adrián, Villarreal Esquivel, Marcos Lenín
Other Authors: Minchala Ávila, Luis Ismael
Format: bachelorThesis
Language:spa
Published: Universidad de Cuenca 2021
Subjects:
Online Access:http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/36562
Description
Summary:El presente trabajo de titulación desarrolla e implementa una metodología que permite la integración e interconexión de procesos heterogéneos empleando un enfoque de comunicación de internet industrial de las cosas (IIoT, por sus siglas en inglés), en un ambiente de simulación bajo el concepto de Industria 4.0. Los protocolos que se usan, principalmente, son MQQT y HTTP y operan bajo la arquitectura cliente-servidor, además de filtrar la información mediante eventos Publisher/Suscriber y Request/Response, respectivamente. Se diseña un proceso industrial que emula a través del software Factory I/O una línea de producción de zumo de naranja, controlada mediante un controlador lógico programable (PLC). Un aspecto importante es el diseño de un controlador PID para la automatización del proceso de forma eficiente. El proceso de comunicación es implementado con ayuda del servidor OPC, el mismo que hace referencia a un protocolo de comunicación en el campo de control y supervisión de procesos industriales. OPC actúa como middleware y permite la conexión entre cada uno de los niveles de la pirámide de automatización. De esta manera, se habilita la opción de envío de información de la fábrica hacia la nube, con el objetivo de monitorizar el estado actual de cada una de las variables que intervienen en el proceso de producción. Para el manejo de información de la planta se empleó el software Node-RED, de esta forma, se logra establecer un enlace con la base de datos de cada uno de los entornos de desarrollo IIoT, así mismo, almacenando los datos de la fábrica en tiempo real. Con el objetivo de realizar un análisis comparativo en función a la eficiencia del manejo de información se empleó la herramienta Wireshark, obteniendo de esta manera distintos resultados en función al porcentaje de paquetes perdidos para cada protocolo de comunicación. Para el desarrollo del proyecto se utilizó una plataforma del tipo open source conocida como Thinger.io y una de modelo de pago que es AWS. De igual manera, se emplea un bloque de MySQL para capturar paquetes de forma local. Con propósitos de visualización, se implementa un sistema HMI en LabVIEW y se crea su respectivo gemelo digital en el entorno de Node-RED con el propósito de virtualizar los servicios de la capa MES y brindar acceso a diferentes operarios de la planta. Como resultado, se programa un agente detector de fallas en el sistema multitanque y se enlaza su funcionamiento a un bloque que emite una notificación a través de un correo electrónico y la interacción entre un bot y operarios de la fábrica para que tomen las medidas correctivas.