A web-based monitoring system for the Industrial Internet

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2015-05-11
Department
Major/Subject
Tietoliikenneohjelmistot
Mcode
T3005
Degree programme
Tietotekniikan koulutusohjelma
Language
en
Pages
99 + 8
Series
Abstract
In the shift towards an Industrial Internet, programmable logic controllers, used to drive processes in industrial facilities, are more intelligent and capable of mutual communication and independent decision-making. Essentially, these controllers are also directly connected to the Internet, which opens new possibilities for the implementation of process control and monitoring systems. The goal of this thesis is to assess the suitability of web technologies for the development of supervisory control and data acquisition systems. The assessment is performed by developing a web-based monitoring system and comparing it to other solutions currently in the market. The available features and usability are used as the criterion for the comparison. The OPC UA standard for industrial information modeling and data transfer is used as the Industrial Internet platform when developing the application. The practical part of the thesis is concerned with the development of a generic OPC UA web client. The web client serves as a framework for the development of web-based supervisory control systems that take advantage of the standard data modeling features of OPC UA. Modern web technologies enable the implementation of periodic updates and reusable user interface components, and a uniform service interface transfers the application state with service requests. A central theme in the thesis is the integration of software components written in the Java and JavaScript programming languages. The implementation shows that web techniques can be used to implement both request/response based and event-based information transfer between logic controllers and end-user devices. The standardization of reusable web components makes the development of web-based industrial monitoring systems more attractive by allowing to combine functionality and style definitions into uniform building blocks. Finally, incompatibility issues between OPC UA sessions and the RESTful architecture were identified and assigned as subjects of future work.

Teollisen internetin suuntauksessa teollisuuslaitoksia ohjaavat ohjelmoitavat logiikkapiirit ovat aikaisempaa älykkäämpiä, kyeten keskinäiseen kommunikointiin sekä itsenäiseen päätöksentekoon. Oleellisesti nämä logiikat ovat myös suoraan kytkettyinä internetiin, mikä avaa uusia mahdollisuuksia niin prosessiohjauksen kuin valvomojärjestelmienkin toteuttamiselle. Tämän diplomityön tarkoituksena on arvioida web tekniikoiden soveltuvuutta valvomojärjestelmien kehitykseen. Arviointi perustuu työn tuloksena toteutettavan web-pohjaisen valvomoratkaisun vertaamiseen muihin markkinoilla tarjolla oleviin ratkaisuihin. Vertailukriteereinä ovat ratkaisujen ominaisuudet ja käytettävyys. Teollisen internetin alustana toteutuksessa käytetään teollisen tiedonsiirron ja tiedonmallinnuksen standardia OPC UA:ta. Työn tuloksena toteutetaan OPC UA standardiin perustuvan web-pohjaisen valvomo-ohjelman prototyyppi. Prototyyppi käsittää kehikon teollisen tiedon lukemiselle ja ohjauskomentojen lähettämiselle OPC UA osoiteavaruuteen tuotujen tietomallien kautta. Nykyaikaiset webtekniikat mahdollistavat jaksottaisten tapahtumien sekä uudelleenkäytettävien valvomokomponenttien toteutuksen. Yhtenäinen palvelurajapinta perustuu sovelluksen tilan siirtämiseen palvelupyyntöjen yhteydessä. Lisäksi työn keskeisenä teemana on Java- ja JavaScript ohjelmointikielillä toteutettujen kirjastojen yhteensovittaminen. Toteutus osoittaa, että web tekniikoilla on mahdollista toteuttaa sekä kyselyihin että tapahtumiin perustuva tiedonsiirto ohjelmoitavien logiikoiden ja päätelaitteiden välille. Uudelleenkäytettävien web komponenttien standardointi tekee teollisten valvomojärjestelmien toteuttamisesta entistä houkuttelevampaa mahdollistamalla toiminnallisuuden ja tyylimäärittelyiden pakkaamisen itsenäisiksi kokonaisuuksiksi. Keskeisenä ongelmana jatkokehityksen kannalta todetaan tilallisten OPC UA palveluiden yhteensopimattomuus tilattomiin web rajapintakutsuihin.
Description
Supervisor
Nurminen, Jukka
Thesis advisor
Aro, Jouni
Keywords
OPC UA, industrial internet, Java, JavaScript, REST
Other note
Citation