[Case Study] Industria 4.0: Interconnessione di una linea di produzione mediante un Gateway, PLC ed un accelerometro usando i protocolli MODBUS e MQTT

L’interconnessione di una linea di produzione è un processo fondamentale per le industrie per analizzare e migliorare le performance aziendali, perché permette di monitorare la produzione e controllare le singole fasi del processo produttivo, ma richiede un’analisi approfondita dei requisiti necessari per la corretta comunicazione tra i vari dispositivi e macchinari in ottica industria 4.0. Nella gran parte dei casi si richiede che venga messo in pratica il revamping industriale, perché l’azienda non è intenzionata ad investire per nuovi macchinari o perché i macchinari in suo possesso sono ancora molto recenti per poter essere sostituiti.

L’ultimo revamping fatto da Bee-IoT ha riguardato l’interconnessione di una linea di produzione per un’industria nel settore chimico ed ha permesso all’azienda di accedere ad ammortamenti davvero utili per l’adeguamento dei macchinari e dei processi.

In questo caso le macchine di produzione in possesso dell’azienda (quali estrusori, dosatori) sono basate su dei controllori logici programmabili (programmable logic controller, PLC). Da queste è stato fondamentale recuperare i dati attraverso protocolli e dispositivi specifici. Inoltre, è stato anche necessario integrare una soluzione per il rilevamento delle vibrazioni attraverso un accelerometro Wi-Fi (Wilow AX-3D) dotato di un software per la configurazione fornito dalla casa produttrice del sensore stesso.

Per la realizzazione dell’interconnessione e l’acquisizione dei dati dal PLC mediante la piattaforma è stata attentamente analizzata la possibilità di comunicazione attraverso il protocollo MODBUS (su TCP). In questo caso la scelta del gateway è stata fatta basandosi sull’effettiva presenza del protocollo di comunicazione in questione, che opportunamente configurato ha permesso l’acquisizione ad intervalli regolari dei parametri dai singoli registri dei PLC e l’invio di questi in maniera cifrata ad un web-hook col compito di elaborarli e renderli disponibili all’interno della piattaforma (dove sono visualizzabili sottoforma di grafici e tabelle). Inoltre, grazie ad una efficace comunicazione con l’azienda produttrice del quadro elettrico e dei PLC è stato possibile identificare i registi, il tipo e la funzione Modbus per la configurazione del sistema di acquisizione dati. L’azienda ha fornito uno schema dei registri usati dalla macchina e da questi è stato possibile identificare i diversi parametri da leggere. In questo modo è stato reso possibile un monitoraggio real-time ed un’analisi dei dati relativi a consumi, percentuali, set-point etc. Oltretutto la caratteristica del software Bee-IoT di essere stato sviluppato per la gestione di grandi quantità di dati (Big-Data) ha reso più immediato il processo di integrazione se si considera che i dati vengono acquisiti in intervalli abbastanza brevi ed ogni acquisizione riguarda un notevole numero di parametri e registri.

Per l’accelerometro invece la comunicazione avviene mediante il protocollo MQTT (molto utilizzato nel settore IoT) e la rete WI-FI del gateway. È stato inizialmente predisposto un broker MQTT ed è stato abilitato il relativo modulo sulla piattaforma Bee-IoT, che conseguentemente attraverso la funzione subscribe (del protocollo MQTT) rimane in ascolto su un canale di comunicazione (topic) dove il sensore è stato opportunamente configurato per inviare regolarmente le misurazioni rilevate. Una volta ricevuti i dati il sistema di acquisizione si occupa di aggiornare in tempo reale la piattaforma.