Mass spectrometry for the characterization of micro- and nanoplastics

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INDUSTRY 4 . 0 : LEGACY DEVICES INTEGRATION WITH OPC UA AND THE DIGITAL TWIN

Publication . Cavalcanti, Marcella Barros de Brito; Castro, Hugo Filipe Costelha de; Neves, Carlos Fernando Couceiro de Sousa

Over the years, the constant evolution of the industry has led to many advancements in factories and manufacturing systems. The terms "Smart Factories" and "Smart Manufacturing Systems" have been used to describe the latest wave of technological innovations that have transformed how factories operate. One of these innovations is the concept of the Digital Twin, which is a realistic virtual copy of a physical object. This technology allows entire manufacturing shop-floors to be digitalized, and physical processes to be tightly intertwined with their cyber counterparts. The development of Digital Twins encompasses several challenges, including model accuracy, security, and the integration of different devices and systems, including interoperability and standardization across them. The goal of this work is to develop key applications to support the implementation of Digital Twins in a Smart Factory environment, by describing an example of the development of an Industry 4.0 enabling application for a legacy device, as well as the design of a Digital Twin for a real industrial system from the ground up. A key result of this work is a successful use case of creating a Digital Twin for a quality control cell in the industry, using RobotStudio as the simulation environment and OPC UA as the communication protocol between the devices in the cell. The developed Digital Twin is capable of simulating the behaviour of the devices in the cell, as well as performing the cell’s control logic. It is also capable of storing historical process data, which could be analyzed and used to perform process optimization. Another relevant result is related to the use of a device’s Digital Twin to support the development of an application, performing tests and validation, while eliminating the need of accessing the real device. It shows that this technology can be used to speed up development and reduce downtime of industrial devices, thus reducing costs and improving the production process.

2023-07-10Master thesis

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Aplicação de OPC UA e Asset Administration Shell na adaptação de um equipamento CNC à indústria 4.0

Publication . Sousa, Pedro Rafael Marques de; Neves, Carlos Fernando Couceiro de Sousa; Correia, Mário António Simões

A aplicação de novas tecnologias como, por exemplo, Gémeos Digitais e Sistemas Cíber-Físicos, no setor industrial, desencadeou a 4ª Revolução Industrial, também designada por Indústria 4.0. Para padronizar a aplicação dos sistemas da indústria 4.0, surgiu a Arquitetura de Referência do Modelo Indústria 4.0 (RAMI4.0) que indica a utilização das tecnologias Open Platform Communication Unified Architecture (OPC UA) e Asset Administration Shell (AAS). O projeto apresentado neste relatório consistiu em desenvolver um sistema de controlo e aquisição de dados, baseado nas tecnologias EdingCNC, OPC UA e AAS e no conceito Plug&Produce, que foi aplicado à fresadora CNC ProLIGHT1000 presente na ESTG. Criou-se em C++ uma classe que declara vários métodos abstratos para representar um controlador CNC genérico, da qual foi derivada uma classe específica para os controladores EdingCNC que define esses métodos recorrendo às funções da API do respetivo software de controlo. Desenvolveu-se um servidor OPC UA e modelou-se o seu address space para descrever a ProLIGHT1000. Neste servidor OPC UA incluíram-se as bibliotecas que compõem a API do EdingCNC, o que permitiu criar uma solução de código para controlar e monitorizar esse equipamento CNC. Através dos softwares AASX Package Explorer e AASX Server, criou-se uma AAS que descreve a ProLIGHT1000 e que foi conectada ao servidor OPC UA. Esta AAS é o modelo virtual padronizado deste equipamento CNC e serve para o adaptar aos sistemas de informação da indústria 4.0, de acordo com o RAMI4.0. O funcionamento deste servidor OPC UA foi testado através do software UAModeler e também se verificou a sua correta interação tanto com a AAS construída quanto com a máquina, através do software EdingCNC. O resultado obtido deste trabalho foi que a monitorização e controlo deste equipamento CNC, que antes era feita apenas no computador local através do EdingCNC, passou a ser feita numa rede IP através de um servidor OPC UA e cliente(s) OPC UA, recorrendo à chamada de métodos de uma classe genérica comum. Por fim, demonstrou-se a aplicação de uma AAS e o estabelecimento da sua conexão ao servidor OPC UA.

2024-09-24Master thesis

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