Arquitetura para construção de gêmeos digitais com foco na Indústria 4.0
A evolução da computação e das ferramentas de simulação possibilita o uso de virtualização no ambiente industrial, de forma que os modelos em software transcendam a mera função de etapa de projeto, tornando-se provedores de informações relevantes para a avaliação do desempenho dos processos industri...
| Autor: | |
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| Formato: | tesis de maestría |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2019 |
| País: | Brasil |
| Recursos: | Universidade Estadual Paulista (UNESP) |
| Repositorio: | Repositório Institucional da UNESP |
| Idioma: | portugués |
| OAI Identifier: | oai:repositorio.unesp.br:11449/183651 |
| Acesso em linha: | http://hdl.handle.net/11449/183651 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palavra-chave: | Virtualização Indústria 4.0 Gêmeos digitais Realidade virtual Virtualization Industry 4.0 OpenPLC Digital twins |
| Resumo: | A evolução da computação e das ferramentas de simulação possibilita o uso de virtualização no ambiente industrial, de forma que os modelos em software transcendam a mera função de etapa de projeto, tornando-se provedores de informações relevantes para a avaliação do desempenho dos processos industriais. Os Gêmeos Digitais são uma abordagem para integração de sistemas físicos e virtuais, cujo principal objetivo é elevar o desempenho do sistema real através da informação gerada no ambiente virtual, que replica o funcionamento das partes físicas. Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma arquitetura para construção de gêmeos digitais aderente à Indústria 4.0, considerando alguns dos principais requisitos do ambiente industrial tais como ganho de desempenho, aumento da flexibilidade dos processos, redução de tempos de parada e reprogramação, entre outros. A arquitetura desenvolvida para a implementação do gêmeo digital é composta por cinco módulos integrados através de redes Ethernet/IP utilizando os protocolos TCP e UDP. O primeiro é o OpenPLC, elemento central de controle de processos em conformidade com a norma IEC 61131-3, que é um software que incorpora as funcionalidades de um Controlador Lógico Programável (CLP), capaz de se comunicar com hardware de E/S remoto e com aplicativos de virtualização. O segundo é o processo de automação real, no qual é incorporado hardware apropriado para controle via OpenPLC. O terceiro é o modelo matemático do processo de automação em ambiente virtual, implementado neste trabalho através da ferramenta State Transition Table do aplicativo Matlab. Este modelo representa o comportamento lógico do processo de automação. O quarto é o módulo de visualização, composto por um modelo 3D animado que reproduz os estados do processo de automação em tempo de execução. O quinto é o módulo de análise de dados do processo de automação, que recebe dados dos ambientes físico e virtual para realizar operações de comparação, avaliação operacional e detecção de falhas no processo. A validação da arquitetura desenvolvida foi realizada com a implementação e testes de operação dos gêmeos digitais de dois processos de automação (estações de teste e separação de peças). Os ensaios de validação permitiram a verificação do funcionamento correto da arquitetura, bem como as análises de desempenho de comunicação realizadas mostraram que a temporização dos eventos de comunicação entre os módulos é adequada para aplicações de sistemas discretos. |
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