通信协议,工业过程数字化的基础

Luis Felipe Cuero Granobles, W. Marroquín, Iván Miguel Londoño
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摘要

工业过程的数字化转型最初侧重于获取过程数据,然后将其转化为信息,以便及时做出决策,以获得过程价值链的改进。机器-机器通信(M2M)的目标是在工业过程中机器之间交换信息,这使得分布式控制系统得以实现。工业4.0提出的物联网(IoT)技术,不仅在机器层面提出了通信的可能性,而且还提出了与客户、供应商以及公司价值链中的所有参与者进行通信的可能性。这种水平和垂直通信是通过MQTT、RFID、OPC UA等通信协议实现的,这些协议是本项目研究的基于以太网IP的协议。本文介绍了物联网中使用的一些通信协议的特性,为此,仿真应用程序用于获取和验证来自生产线传感器和执行器的信息;通过对本研究中使用的每个协议进行分析评估,确定了OPC UA协议相对于其他研究协议的高性能。OPC UA是很可行的替代通信,支持其易于实现,那是embebido PLC等大量的机器人可编程的S7 1500,博世、西门子PLC,此外其传播速度,如包大小支持,允许符合IIoT环境的需要。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
LOS PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN, UNA BASE PARA LA DIGITALIZACIÓN DE PROCESOS INDUSTRIALES
La transformación digital de los procesos industriales está enfocada inicialmente a la obtención de datos del proceso, para posteriormente convertirlos en información que permita tomar decisiones oportunas, para obtener mejoras en la cadena de valor del proceso. La comunicación máquina - máquina, M2M, está orientada al intercambio de información entre las maquinas en un proceso industrial, lo cual ha permitido implementar sistemas de control distribuido. El internet de las cosas, IoT, tecnología propuesta desde industria 4.0, está planteando la posibilidad de comunicación no solo a nivel de máquinas, sino también la comunicación con los clientes, los proveedores, con todos los actores en la cadena de valor de la empresa. Esta comunicación horizontal y vertical se está logrando a través de protocolos de comunicación como MQTT, RFID, OPC UA, protocolos basados en Ethernet IP, objeto de estudio en el presente proyecto. En este artículo se presenta la caracterización de algunos de los protocolos de comunicación utilizados en IoT, para lo cual se utilizan aplicaciones de simulación para obtener y validar información proveniente de sensores y actuadores de una línea de fabricación; al realizar el análisis de la evaluación de cada uno de los protocolos que se utilizaron para este estudio se determina las altas prestaciones del protocolo OPC UA, sobre los otros estudiados. OPC UA es una alternativa bastante viable para la comunicación, soportado en su fácil implementación, está embebido en un número considerable de autómatas programables como los PLC S7 1500, de Siemens, los PLC BOSCH, además su velocidad de comunicación, como el tamaño de paquete que soporta, permite ajustarse a las necesidades de un entorno IIoT.
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