Cloud Communication of Factory Automation System with OPC UA

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2024-03-11
Department
Major/Subject
Control, Robotics and Autonomous Systems
Mcode
ELEC3025
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
50
Series
Abstract
Factory automation has witnessed substantial evolution driven by technological advancements such as more powerful hardware and communication technologies. This has given rise to increasingly complex and heterogeneous automation systems. As digitalization continues, the demand for high interoperability within factory automation systems becomes essential. This presents extensive opportunities, yielding financial benefits such as reduced downtime and improved quality. The growing amount of industrial data underscores the need for efficient solutions to manage and process this data leading to a significant shift towards data-centric automation. This thesis examines the integration of cloud services with factory automation systems, focusing on the feasibility of utilizing OPC UA Publish-Subscribe (PubSub) as the underlying technology. The research objectives include understanding the pros and cons of cloud communication for factory automation through a literature review. The study then evaluates how OPC UA PubSub meets industrial communication requirements. A practical angle is taken by implementing and assessing a prototype application. The methodology follows design science principles, aiming to create and evaluate practical solutions for real-world problems. In conclusion, OPC UA PubSub demonstrates the feasibility of enabling data flow from the factory automation system towards a cloud system. Most of the common requirements of industrial communication are satisfied. Regarding the downward communication originating from the cloud, challenges still exist. However, additional cloud computing paradigms can be utilized to overcome these issues. The research also anticipates the OPC UA PubSub specification to evolve and improve its applicability.

Tehdasautomaatio on kehittynyt merkittävästi tehokkaampien laitteiden ja viestintätekniikoiden myötä. Tämä on mahdollistanut yhä monimutkaisempien ja heterogeenisempien automaatiojärjestelmien luomisen. Tehokkaalla tiedonkäsittelyllä voidaan saavuttaa merkittäviä taloudellisia hyötyjä ja parantaa esimerkiksi kilpailukykyä. Saatavilla olevan tiedon määrä ja merkitys on kasvanut, mikä korostaa tarvetta tehokkaille ratkaisuille sekä hallita että käsitellä tätä tietoa ja on johtanut kohti tietokeskeistä automaatiota. Tämä työ tutkii teollisuusautomaatiojärjestelmän ja pilvipalveluiden välistä integraatiota OPC UA Julkaisija-Tilaaja teknologian avulla. Työn tavoitteena on ymmärtää pilvipalveluiden tarjoamat mahdollisuudet ja riskit kirjallisuuskatsauksen avulla. Tämän jälkeen OPC UA Julkaisija-Tilaajaa arvioidaan automaatiojärjestelmän ja pilvipalvelun välisen viestinnän mahdollistajana. Osana työtä esitellään prototyyppisovellus. Tutkimuksen metodologia seuraa suunnittelutieteen viitekehystä. OPC UA Julkaisija-Tilaaja viestinnän ominaisuudet mahdollistavat viestinnän automaationjärjestelmästä pilvipalveluun ja suurin osa yleisistä teollisuuskommunikaation vaatimuksista täyttyy. Ongelmia kuitenkin on vielä viestinnässä pilvipalvelusta automaatiojärjestelmään, mutta näitä voidaan lieventää hyödyntämällä esimerkiksi reunalaskentaa. Työ ennakoi myös sitä, että OPC UA Julkaisija-Tilaaja spesifikaatio tulee vielä kehittymään ja sen soveltuvuus viestintään pilvipalveluiden kanssa parantumaan.
Description
Supervisor
Vyatkin, Valeriy
Thesis advisor
Seilonen, Ilkka
Tervo, Mikko
Keywords
OPC UA, OPC UA publish-subscribe, cloud communication, factory automation
Other note
Citation