Программный_продукт_Бердикулов_Фаррух_Фарходович (2)

1. МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АВТОНОМНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО

УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»
Институт Технологий
Кафедра Металлургия стали, новых производственных технологий и защиты
металлов
Управление в технических системах 27.04.04
«Информационные технологии»
Тема: Анализ использования программы по теме ВКР « Управление производством с помощью
сетевых шлюзов»
Группа: МУТС-25-1
Студент: Бердикулов Фаррух Фарходович
Преподаватель: доц., к.т.н. Алпатова А.А.

2. Цели и задачи работы

Цель работы: Провести анализ программного продукта или базы данных
используемых в статьях журналов ВАК по теме выпускной
квалификационной работы.
Задачи работы:
1. Проанализировать современные подходы к управлению и мониторингу
производственных процессов с применением сетевых и IoT-шлюзов.
2. Разработать структуру обмена данными между программируемым логическим
контроллером и IoT-шлюзом по промышленному протоколу Modbus TCP.
3. Реализовать передачу технологических параметров в облачную базу данных Firebase
для хранения и синхронизации данных в реальном времени.
4. Разработать кроссплатформенное пользовательское приложение на базе фреймворка
Flutter для визуализации параметров технологического процесса.

3. Объект и предмет исследования

Объектом исследования являются производственные технологические процессы, реализуемые на
промышленном оборудовании и требующие дистанционного мониторинга и информационной поддержки
управления.
Предметом исследования являются методы и программно-технические средства дистанционного
мониторинга производственных процессов с использованием сетевых (IoT) шлюзов, облачных баз данных и
приложений.
В данной работе микроконтроллер ESP32 используется в качестве сетевого (IoT)
шлюза. Обеспечивает сбор данных с промышленного оборудования по протоколу
Modbus, их предварительную обработку и передачу по сети в базу данных для
последующей визуализации и анализа.

4. Обзор научных публикаций журналов ВАК и международных источников

C. Ventuneac «Industrial Internet of Things Gateway with OPC UA Based Architecture», опубликовано в журнале Sensors
(MDPI, 2024). Архитектуры IoT-шлюзов для промышленной интеграции. Исследования посвящены построению шлюзов,
которые обеспечивают обмен данными между промышленными устройствами (PLC, датчиками) и системами верхнего
уровня (SCADA, облако) через стандарты интерфейсов (Modbus, MQTT, OPC UA).

5. Обзор научных публикаций журналов ВАК и международных источников

Paradon Boonmeeruk, Pichet Palrat, Kiattisak Wongsopanakul, «Cost-Effective IIoT Gateway Development Using ESP32 for
Industrial Applications», опубликовано в журнале Engineering Journal (Vol. 28, No. 10, 2024). В этой работе рассматривается
разработка IoT-шлюза на базе микроконтроллера ESP32, обеспечивающего обмен данными с промышленным PLC
(Siemens Simatic S7-1200) по протоколу Modbus TCP/IP и передачу данных в облако с использованием протоколов MQTT
и REST API

6. Анализ программного решения

Решение
Функциональные
возможности
ESP32 как IoT-шлюз
Сбор данных с ПЛК по Modbus
TCP/RTU
Передача данных по
WiFi/Ethernet
Интеграция с облачными
сервисами (MQTT, REST)
Firebase (Realtime DB, Firestore) Хранение данных в реальном
времени
Синхронизация между
клиентами
Встроенная авторизация
Flutter
Кроссплатформенный
интерфейс
Визуализация данных в
реальном времени
Области применения
Ограничения и особенности
Локальный и удалённый
мониторинг
Пилотные и учебные системы
Небольшие и средние
производственные объекты
Ограниченные вычислительные
ресурсы
Удалённый мониторинг
Мобильные и web-приложения
Зависимость от облака
Ограниченная промышленная
сертификация
Операторские панели
Мобильные системы
мониторинга
Не предназначен как
полноценная SCADA система
Используется как интерфейс

7. Архитектура системы управления

8. BaaS Firebase

Авторизация
Для защиты данных от
несанкционированного доступа в
приложении реализована система
авторизации. Пользователь входит в систему
по ID и паролю.
Realtime Database
Realtime Database - база данных от Google, в
которой данные хранятся в формате JSON и
синхронизируются между всеми клиентами в
режиме реального времени.

9. Выводы

misis.ru
Выводы
В результате анализа научных публикаций, посвящённых управлению производственными системами с
использованием сетевых и IoT-шлюзов, установлено, что данное направление является одним из ключевых в области
цифровизации промышленности. В работах, опубликованных в журналах ВАК и международных изданиях, сетевые
шлюзы рассматриваются как связующее звено между полевым уровнем автоматизации и системами верхнего уровня
управления. Показано, что в большинстве исследуемых публикаций применяется многоуровневая архитектура,
включающая промышленные контроллеры, сетевые шлюзы и программные средства визуализации и анализа данных.
Наиболее распространёнными протоколами взаимодействия являются Modbus TCP/IP на уровне оборудования и MQTT
либо OPC UA для передачи данных.
Докладчик: Бердикулов Фаррух Фарходович

10. Список литературы

misis.ru
Список литературы
1. Ventuneac C., et al.Industrial Internet of Things Gateway with OPC UA Based Architecture //
Sensors (MDPI). — 2024.В статье рассматривается архитектура IIoT-шлюза с поддержкой
OPC UA для интеграции промышленных устройств и систем верхнего уровня.URL:
https://www.mdpi.com/1424-8220/24/7/2072
2. Boonmeeruk P., Palrat P., Wongsopanakul K.Cost-Effective IIoT Gateway Development Using
ESP32 for Industrial Applications // Engineering Journal. — Vol. 28, No. 10, 2024.Работа
посвящена разработке экономичного IoT-шлюза на базе ESP32 с использованием Modbus
TCP/IP, MQTT и REST API для связи с PLC и облачными сервисами.URL:
https://engj.org/index.php/ej/article/view/4584
3. Silva R. M., Silva F. A. C. M.An IoT Gateway for Modbus and MQTT Integration // Proceedings of
International Conference (доступ через ResearchGate).В статье описан IoT-шлюз,
обеспечивающий интеграцию промышленных устройств по протоколу Modbus с облачной
инфраструктурой на основе MQTT. URL:
https://www.researchgate.net/publication/337569760_An_IoT_Gateway_for_Modbus_and_MQTT_
Integration

11. Спасибо за внимание!