Conception d’un module de passerelle pour objets connectés industriels multi-protocoles et services infonuagiques

Jacquin, Aurèle (2022). Conception d’un module de passerelle pour objets connectés industriels multi-protocoles et services infonuagiques. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’apparition des nouvelles technologies liées au numérique procure de nouveaux outils à l’industrie, lui permettant d’être plus performante, plus efficace, et plus réactive. Il est en effet désormais possible de traiter les données en larges quantités, d’effectuer des observations à grandes échelles et de dresser des algorithmes pour optimiser les performances des machines industrielles. Le processus d’intégration de ces nouvelles technologies peut toutefois se révéler complexe, les objets industriels traditionnels communiquant via des protocoles bien particuliers le plus souvent incompatibles avec ceux utilisés par les services infonuagiques.

Ces dernières années, l’emploi de services infonuagiques est devenu très répandu au sein des entreprises, des solutions ont ainsi été développées pour permettre leur adoption à coûts raisonnables. On note alors l’apparition et l’emploi de systèmes nommés passerelles servant d’intermédiaires entre les objets industriels et le réseau. L’augmentation très prononcée des sujets de recherche sur ce type de dispositifs témoigne de l’intérêt croissant qui leur est porté, ce mémoire s’inscrit donc dans cet élan.

La grande diversité des protocoles industriels existants induit de facto la nécessité d’avoir un nombre conséquent de passerelles différentes. La passerelle présentée ici, développée à partir d’un Raspberry Pi, a ainsi pour objectif de répondre à ce besoin puisqu’elle implante plusieurs protocoles, à savoir Modbus, Canbus, MQTT et HTTP. Son coût modique, son développement, son caractère open source, ainsi que l’architecture de son programme en font un système abordable, adaptable et facilement adoptable. Un environnement d’expérimentation a été produit à l’aide notamment de microcontrôleurs Arduino afin de réaliser des essais dans le but de valider les performances de la passerelle. Plus d’une trentaine de tests ont été exécutés permettant alors de démontrer un fonctionnement sans faille des différentes options proposées par la passerelle, avec un taux d’erreur nul.

Titre traduit

Design of a gateway module for multi-protocol industrial connected objects and cloud services

Résumé traduit

The emergence of new digital technologies provides new tools to the industry, enabling it to be more efficient, more effective and more responsive. It is now possible to process huge amount of data, to make large-scale observations and to draw up algorithms to optimize the performance of industrial machines. However, the process of integrating these new technologies can be complex, as traditional industrial objects communicate via very specific protocols that are often incompatible with those used by cloud services.

In recent years, the use of cloud services has become widespread among companies, and solutions have been developed to enable their adoption at reasonable costs. We note the appearance of systems called gateways used as intermediaries between industrial objects and the network. The very pronounced increase of research topics on this type of devices testifies to the growing interest in them, and this thesis is therefore part of this dynamic.

The large diversity of the existing industrial protocols induces de facto the necessity to have a great number of different gateways. The gateway presented here, developed from a Raspberry Pi, aims to meet this need since it implements several protocols, namely Modbus, Canbus, MQTT and HTTP. Its low cost, its design, its open-source aspect, as well as the architecture of its program make it an affordable, adaptable and easily adoptable system. An experimental environment has been produced using Arduino microcontrollers in order to carry out tests to validate the performance of the gateway. More than thirty tests were performed, demonstrating its error-free operation for the various options offered by the gateway.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de la production automatisée". Comprend des références bibliographiques (pages 165-173).
Mots-clés libres:	passerelle, bus de terrain, protocoles industriels, internet industriel des objets, services infonuagiques
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Wong, Tony
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de la production automatisée
Date de dépôt:	26 sept. 2022 18:18
Dernière modification:	26 sept. 2022 18:18
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3073

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