Abordagens para controle e automação usando microsserviços e computação de borda na Indústria 4.0

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Viana, Eduardo Amaro [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Automação industrial; Sistemas de controle digital; Computação em nuvem; Controladores programáveis; Engenharia elétrica; Digital control systems; Cloud computing; Programmable controllers; Electrical engineering
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/258060

A Indústria 4.0 (I4.0) tem como objetivo revolucionar o cenário da produção industrial, criando um ambiente interligado, digitalizado e inteligente, o qual exige uma maior descentralização, uma abordagem mais modular e totalmente interoperável. Essas características não são atendidas pelas arquiteturas tradicionais de controle e automação industrial. Essa necessidade crucial impulsionou o desenvolvimento de novas arquiteturas para atender às demandas da I4.0, as quais têm sido baseadas em tecnologias como a Computação de Borda e a arquitetura de software baseada em serviços ou microsserviços. A Computação de Borda combinada com a arquitetura de microsserviços permite desenvolver aplicações independentes que conectam serviços disponibilizados por equipamentos e sistemas alocados em diferentes níveis hierárquicos industriais. No entanto, ainda há um desafio significativo relacionado à carência de ferramentas e de padronização para a difusão dessas aplicações de controle e automação baseadas em microsserviços e Computação de Borda na I4.0. Embora o tradicional padrão IEC 61131, contemple as ferramentas para o desenvolvimento das aplicações de controle e automação, o mesmo não acompanhou a evolução tecnológica e possui limitações no tocante à conectividade com essas tecnologias da I4.0. Em contrapartida, ferramentas de desenvolvimento de Tecnologia da Informação (TI), mais aderentes à essas tecnologias da I4.0, não proporcionam um desenvolvimento padronizado e alinhado às aplicações de controle e automação. Dessa forma, esta pesquisa investigou e desenvolveu abordagens para controle e automação usando microsserviços e Computação de Borda na I4.0. A primeira abordagem focou na integração de uma plataforma de software industrial baseada na norma IEC 61131, denominada OpenPLC, com os microsserviços. Essa integração foi feita através do desenvolvimento de um driver de comunicação e de uma biblioteca de blocos para a comunicação e programação padronizada com os microsserviços. A segunda focou na integração de uma ferramenta de TI voltada para a Computação de Borda, denominada Node-RED, com os microsserviços. Essa integração foi feita através do desenvolvimento de uma biblioteca de blocos aderente às aplicações de controle e automação para sistematizar a criação das aplicações com microsserviços. Um estudo comparativo entre estas duas abordagens é apresentado, discutindo suas vantagens e limitações. Ambras as abordagens foram implantadas e testadas experimentalmente em aplicações de automação e controle numa planta piloto de processos industriais baseada em microsserviços.