Adaptación de los laboratorios planta piloto y laboratorio de automatización a la tecnología industria 4.0
Este proyecto consiste en el diseño e implementación de un sistema de monitoreo y gestión para los procesos térmicos ubicados en el laboratorio Planta Piloto y procesos simulados mediante el software Factory IO en el laboratorio automatización. Para el desarrollo del sistema de transmisión de datos...
- Autores:
-
Diaz Ramírez, Azarquiel Artedis
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2020
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
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Este proyecto consiste en el diseño e implementación de un sistema de monitoreo y gestión para los procesos térmicos ubicados en el laboratorio Planta Piloto y procesos simulados mediante el software Factory IO en el laboratorio automatización. Para el desarrollo del sistema de transmisión de datos a la nube desde el sistema DeltaV y desde el PLC siemens se utilizaron los microprocesadores atmeta2560-R3, ESP32s, MAX485, ENC28j60 y atmega328. Mediante el uso de Heroku se configuró un servidor web con Python para recibir los datos de los laboratorios y además gestionar las solicitudes de la aplicación web y móvil. La base de datos utilizada fue MongoDB. Tanto Heroku como MongoDB ofrecen un plan de uso gratuito. La aplicación móvil fue desarrollada en el lenguaje de programación C#, con su librería Xamarin Forms. |
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Al-Ali, A. R., Zualkernan, I. A., Rashid, M., & Alikarar, R. G. (2017). A smart home energy management system using IoT and big data analytics approach. IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. 63, no. 4, pp. 426-434, November 2017, doi: 10.1109/. Amazon. (2020). AWS, Amazon Web Service. Obtenido de https://aws.amazon.com/es/lambda/?hp=tile&so-exp=below Araújo, L., & Caballero, J. (2017). Sistema basado en IoT para el monitoreo del microclima asociado al proceso de desarrollo de cultivos verticales de Lippia Origanoides . Bucaramanga. Bordak, L. (2019). "Cloud Computing Security". 17th International Conference on Emerging eLearning Technologies and Applications (ICETA). Star SMokovec, Eslovaquia, 2019 págs. 87-92, doi: 10.1109/ICETA48886.2019.9040043. Cloud Google. (2020). Google Cloud. Obtenido de https://cloud.google.com/solutions/web-hosting Factory IO. (2020). Factory IO. Obtenido de https://docs.factoryio.com/ Garcia, J., & Arias, J. (2014). Diseño de una arquitectura escalable para Big Data soportado porSC3. Bucaramanga: Universidad Industrial de Santander. GUANOLUISA, O. G. (2016). DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO DE PRUEBAS PARA LA SIMULACIÓN DE OPERACIONES DEL SISTEMA DE CONTROL DE PROCESOS (PCS) Y DEL SISTEMA INSTRUMENTADO DE SEGURIDAD (SIS) DELTA V EMERSON INSTRUMENTADO DE SEGURIDAD (SIS) DELTA V EMERSON SEIN S.A. Quito, Ecuador HERNÁNDEZ, S. (2016). Chile Patente nº WO2016191893 Heroku. (2020). Heroku. Obtenido de https://www.heroku.com/platform Horowitz, E., Nelson, C. A., & Berger, L. (2019). Estados Unidos de América Patente nº US20190102410 Jesús Muñuzuri Sanz, S. (2017). La industria 4.0: Aplicaciones e Implicaciones. Sevilla Jung, T., Jazdi, N., & Weyrich, M. (2017). A survey on dynamic simulation of automation systems and components in the Internet of Things. 2017 22nd IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA). Limassol 2017: pp. 1-4, doi: 10.1109/ETFA.2017.82477770 KIM, C.-H. (2017). Republica de Corea Patente nº WO2017160046 Kim, S.-B. S.-S. ( 2018. ). A study on big data cluster in smart factory using Raspberry-Pi. IEEE. Kusuma, G. O. (2018). "Hybrid Database System of MySQL and MongoDB in Web Application Development". International Conference on Information Management and Technology (ICIMTech) (págs. 256-260). Jakarta 2018: doi: 10.1109/ICIMTech.2018.8528120. M. Treviño Villalobos, L. V. (2018). "Una comparación de rendimiento entre MongoDB, ArangoDB y CouchBase para la operación lectura sobre bases de datos geográficas [Not available in English]". 2018 IEEE 38th Central America and Panama Convention (CONCAPAN XXXVIII), (págs. pp. 1-6, doi: 10.1109/CONCAPAN.2018.8596387.). San Salvador, 2018. M.Hu, & L.Chen. (2019). The Application of Embedded Control and IOT Technology in the Automatic Light-Chasing Vehicles. 2019 IEEE Eurisa Conference on IOT, Communication and Engineerig (ECICE). Yunlin, Taiwan: pp. 362-365, doi: 10.1109/ECICE47484.2019.8942652 Microsoft. (2020). Docs Microsoft Xamarin Forms. Obtenido de https://docs.microsoft.com/enus/xamarin/get-started/what-is-xamarin-forms Microsoft. (2020). Microsoft Azure. Obtenido de https://azure.microsoft.com/en-us/services/appservice/web/ Mozilla. (2020). Developer Mozilla. Obtenido de https://developer.mozilla.org/es/docs/Learn/Common_questions/Que_es_un_servidor_WEB PEI, S., YONGMING, Y., HONGYAN, Z., YUNYUN, D., YUAN, Y., & XIAOFEI, M. (2018). China Patente nº CN207780563 Priyadarshy, S. (S. Priyadarshy, , Houston, 2017. de 2017). IoT Revolution In Oil and Gas Industry. Houston: Hwaiyu Geng. Siemens. (2014). SIMATIC S7 1500 Servidor Web Manual de Funciones Siemens. (2016). SIMATIC Instructions on the TIA Portal Cloud Connector, Operating MManual WON, D. H. (2019). República de Corea Patente nº KR102098146 XUAN, L. (2018). China Patente nº CN108151817 |
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Para el desarrollo del sistema de transmisión de datos a la nube desde el sistema DeltaV y desde el PLC siemens se utilizaron los microprocesadores atmeta2560-R3, ESP32s, MAX485, ENC28j60 y atmega328. Mediante el uso de Heroku se configuró un servidor web con Python para recibir los datos de los laboratorios y además gestionar las solicitudes de la aplicación web y móvil. La base de datos utilizada fue MongoDB. Tanto Heroku como MongoDB ofrecen un plan de uso gratuito. La aplicación móvil fue desarrollada en el lenguaje de programación C#, con su librería Xamarin Forms.1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................1 2. OBJETIVOS ....................................................................................................................................2 2.1 OBJETIVO PRINCIPAL .........................................................................................................2 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ................................................................................................2 3. ESTADO DEL ARTE ......................................................................................................................3 4. COMPUTACIÓN EN LA NUBE ....................................................................................................8 4.1 IMPLEMENTACIÓN EN LA NUBE ......................................................................................8 4.1.1 Creación de Servidor Web en Heroku ............................................................................9 4.1.2 Estructura del Servidor ............................................................................................... 13 4.1.3 Interfaz Web ..................................................................................................................... 14 4.2 BASES DE DATOS ............................................................................................................. 15 4.2.1 Implementación en MongoDB ................................................................................... 15 4.2.2 Estructura base de datos ........................................................................................... 19 5. PROCESOS INDUSTRIALES ................................................................................................... 21 5.1 AMBIENTES SIMULADOS ................................................................................................ 21 5.1.1 Factory IO ..................................................................................................................... 21 5.1.2 Control de Factory IO con PLC Siemens................................................................. 22 5.1.2.1 Comunicación Entre PLC y Servidor .................................................................... 25 5.2 PROCESOS TERMICOS PLANTA PILOTO................................................................... 31 5.2.1 Configuración de Tarjeta de Comunicación Serial DeltaV .................................... 31 5.2.2 Asignación de Registros en Control Studio ............................................................. 34 5.2.3 Esquema de Conexión DeltaV – Servidor WEB ..................................................... 35 6. APLICACIÓN MOVIL .................................................................................................................. 38 7. VALIDACIÓN ............................................................................................................................... 44 7.1 VALIDACIÓN CONEXIÓN CON SERVIDOR WEB ....................................................... 44 7.2 TIEMPO DE RESPUESTA DEL SERVIDOR Y BASE DE DATOS ............................. 46 8. INGENIERIA DE DETALLE ....................................................................................................... 48 8.1 BASE DE DATOS ............................................................................................................... 48 8.2 SERVIDOR WEB ................................................................................................................. 48 8.3 LICENCIAS DE EMERSON DELTA V ............................................................................. 49 9. GUIAS DE LABORATORIO ....................................................................................................... 50 9.1 CREACIÓN DE UNA APLICACIÓN WEB ....................................................................... 50 9.2 CREACIÓN DE BASE DE DATOS ................................................................................... 55 9.3 DESPLIEGUE DE APLICACIÓN EN HEROKU ............................................................. 61 9.4 CONTROL DE UN PROCESO POR MEDIO DE MODBUS ........................................ 66 9.5 APLICACIÓN MOVIL .......................................................................................................... 73 10. ANEXOS ................................................................................................................................... 78 10.1 WEB SERVER SIEMENS .................................................................................................. 78 11. CONCLUSIONES .................................................................................................................... 85 12. BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................................ 87PregradoThis project consists of the design and implementation of a monitoring and management system for the thermal processes located in the laboratory “Planta Piloto'' and simulated processes using Factory IO software in the automation laboratory. For the development of the data transmission system to the cloud from the DeltaV system and from the Siemens PLC, the atmeta2560-R3, ESP32s, MAX485, ENC28j60 and atmega328 microprocessors were used. Using Heroku, a web server was configured with Python to receive the data from the labs and also manage the requests from the web and mobile applications. The database used was MongoDB. Both Heroku and MongoDB offer a free to use plan. The mobile application was developed in the C # programming language, with its Xamarin Forms library.application/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaAdaptación de los laboratorios planta piloto y laboratorio de automatización a la tecnología industria 4.0Adaptation of the pilot plant and automation laboratory laboratories to industry 4.0 technologyIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronicIndustry 4.0Big dataCybersecurityInternet of thingsAutomationAutomatic controlMechanizationHardwareSoftwareMicroprocessorsTechnological innovationTeaching materialsMecatrónicaAutomatizaciónControl automáticoMecanizaciónHardwareSoftwareMicroprocesadoresInnovación tecnológicaMaterial didácticoSistemas integradosIndustria 4.0Big dataCiberseguridadInternet de las cosasAl-Ali, A. R., Zualkernan, I. A., Rashid, M., & Alikarar, R. G. (2017). A smart home energy management system using IoT and big data analytics approach. IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. 63, no. 4, pp. 426-434, November 2017, doi: 10.1109/.Amazon. (2020). AWS, Amazon Web Service. Obtenido de https://aws.amazon.com/es/lambda/?hp=tile&so-exp=belowAraújo, L., & Caballero, J. (2017). Sistema basado en IoT para el monitoreo del microclima asociado al proceso de desarrollo de cultivos verticales de Lippia Origanoides . Bucaramanga.Bordak, L. (2019). "Cloud Computing Security". 17th International Conference on Emerging eLearning Technologies and Applications (ICETA). Star SMokovec, Eslovaquia, 2019 págs. 87-92, doi: 10.1109/ICETA48886.2019.9040043.Cloud Google. (2020). Google Cloud. Obtenido de https://cloud.google.com/solutions/web-hostingFactory IO. (2020). Factory IO. Obtenido de https://docs.factoryio.com/Garcia, J., & Arias, J. (2014). Diseño de una arquitectura escalable para Big Data soportado porSC3. Bucaramanga: Universidad Industrial de Santander.GUANOLUISA, O. G. (2016). DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MÓDULO DE PRUEBAS PARA LA SIMULACIÓN DE OPERACIONES DEL SISTEMA DE CONTROL DE PROCESOS (PCS) Y DEL SISTEMA INSTRUMENTADO DE SEGURIDAD (SIS) DELTA V EMERSON INSTRUMENTADO DE SEGURIDAD (SIS) DELTA V EMERSON SEIN S.A. Quito, EcuadorHERNÁNDEZ, S. (2016). Chile Patente nº WO2016191893Heroku. (2020). Heroku. Obtenido de https://www.heroku.com/platformHorowitz, E., Nelson, C. A., & Berger, L. (2019). Estados Unidos de América Patente nº US20190102410Jesús Muñuzuri Sanz, S. (2017). La industria 4.0: Aplicaciones e Implicaciones. SevillaJung, T., Jazdi, N., & Weyrich, M. (2017). A survey on dynamic simulation of automation systems and components in the Internet of Things. 2017 22nd IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA). 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