Multi-Protocol Interoperability Between Distributed Cyber-Physical Systems Towards Industry 4.0 Collaborative Optimization

L'industrie 4.0 est apparue comme une stratégie potentielle pour fournir une connectivité étendue dans l'environnement de production, qui évolue rapidement, combinée à une demande commerciale croissante et à une fabrication personnalisée de masse. La personnalisation de masse et les produits complexes nécessitent plus de données et une communication M2M plus adaptable qui facilite l'échange de données fluide et l'interaction entre les composants industriels dans la fabrication intelligente. L'intégration de dispositifs IoT industriels au profit de différents secteurs industriels nécessite simultanément une connectivité réseau étendue, une communication interopérable et une collaboration entre les machines en réseau. Bien que les problèmes techniques critiques liés à la connectivité réseau aient été correctement résolus, la technologie n'est pas prête pour une communication flexible et transparente entre des machines disparates. L'un des défis qui découle de ce développement est le besoin croissant de normes et de protocoles interopérables à différents niveaux de l'écosystème de fabrication. Compte tenu de l'infrastructure interopérable requise pour l'industrie 4.0, le document fournit une solution interopérable sécurisée et rentable pour les traducteurs multiprotocoles. La principale contribution de mémoire est une méthode pour cartographier les multi-protocoles IoT, y compris HTTP, MQTT, CoAP, WebSocket et Modbus TCP dans une passerelle à faible coût, ainsi que pour fournir une communication M2M interopérable en duplex intégral efficace et une intégration dans le cloud pour une compatibilité. plates-formes.

Abstract

Industry 4.0 has emerged as a potential strategy to provide extensive connectivity in the production environment, which is rapidly evolving combined with rising commercial demand, mass personalized manufacturing. Mass customization and complicated products necessitate more data and more adaptable M2M communication that facilitates smooth data interchange and interaction between industrial components in smart manufacturing. Integrating industrial IoT devices to benefit different industry sectors simultaneously requires extensive network connectivity, interoperable communication, and collaboration among the networked machines. While critical technical issues with network connectivity have been properly addressed, the technology is not ready for flexible and seamless communication between disparate machines. One of the challenges that arises as a result of this development is the growing need for interoperable standards and protocols at various levels of the manufacturing ecosystem. Considering the interoperable infrastructure required for Industry 4.0, the research work provides a secure and cost-effective interoperable solution for multi-protocol translators. The key contribution of the research is a method for mapping IoT multi-protocols including HTTP, MQTT, CoAP, WebSocket, and Modbus TCP into a low-cost gateway, as well as providing effective full-duplex interoperable M2M communication and cloud integration for compatible platforms.