Створення веб-орієнтованого людино-машинного інтерфейсу для фізичної моделі робота SCARA на основі технологій промислового Інтернету речей

Сергій Рубан Вадим Харламенко Данило Леонов Віталій Лазарєв
Отримано 02.03.2025, Доопрацьовано 08.05.2025, Прийнято 30.06.2025
Анотація

Навантажувально-розвантажувальні операції є однією із ключових ланок багатьох виробни-чих процесів у сучасній промисловості. Для підвищення ефективності процесів навантаження та розвантаження важливим є підвищення точності, продуктивності та швидкості керування. Цього можна досягти шляхом інтеграції виробничих процесів у web через впрова-дження концепції «Industry  4.0». Метою цієї роботи була розробка веб-інтерфейсу для системи, що імітує навантажувально-розвантажувальні операції на базі робота SCARA, що забезпечує ефективний моніторинг та керування технологічним процесом. Для визначення ар-хітектури запропонованої системи було проаналізовано сучасні підходи до розробки автоматизованих систем керування з використанням концепції «Industry  4.0». Для вибору інструментів для створення компонентів системи було проаналізовано та визначено технології розробки програмного забезпечення, що підходять для цього завдання. Було розроблено комплексну систему керування та моніторингу робота SCARA з використанням веб-інтерфейсу на основі концепції «Industry 4.0». Розроблений web-інтерфейс демонструє ефективний підхід до побудови інтерактивних систем керування, підвищення продуктивності та зручності для операторів. Практичне значення результатів полягає у створенні єдиного рішення для моніторингу та керування роботизованими комплексами, яке можна адаптувати та впровадити на різних виробничих та освітніх платформах. Крім того, розроблене рішення може бути використане в навчальному процесі для лабораторних робіт з нормативних дисциплін

Ключові слова:
автоматизація; індустрія 4.0; інтернет речей; MQTT; OPC UA; ПЛК; веб-SCADA

Взято з Том 23, № 1, 2025

Сторінки 21–31

Використані джерела ЦИТУВАТИ
  1. Ardi, S., Ningsih, N.D., Hidayat, M., Fairus, S., & Ponco, A. (2024). The application of SCADA systems on wrapping machines using PLC and Wonderware InTouch in the automotive manufacturing industry. Jurnal Pendidikan Teknologi dan Kejuruan, 30(2), 297-309. doi: 10.21831/jptk.v30i2.78902.
  2. Baig, M.J.A., Iqbal, M.T., Jamil, M., & Khan, J. (2021). Design and implementation of an open-Source IoT and blockchain-based peer-to-peer energy trading platform using ESP32-S2, Node-Red and, MQTT protocol. Energy Reports, 7, 5733-5746. doi: 10.1016/j.egyr.2021.08.190.
  3. Bayılmış, C., Ebleme, M.A., Çavuşoğlu, Ü., Küçük, K., & Sevin, A. (2022). A survey on communication protocols and performance evaluations for Internet of Things. Digital Communications and Networks, 8(6), 1094-1104. doi: 10.1016/j.dcan.2022.03.013.
  4. de Sousa, D.R., Caldana, V., & Godoy, E. P. (2024). Upgrading legacy systems for Industry 4.0 with Node-RED and OPC-UA. In 5th South American international conference on industrial engineering and operations management. Bogota: IEOM Society International. doi: 10.46254/sa05.20240068.
  5. Embong, A.H., Asbollah, L., & Abdul Hamid, S.B. (2024). Empowering industrial automation labs with IoT: A case study on real-time monitoring and control of induction motors using Siemens PLC and Node-RED. Journal of Mechanical Engineering and Sciences, 18(2), 10004-10016. doi: 10.15282/jmes.18.2.2024.3.0790.
  6. Faridan, M., Kumari, B., & Suzuki, R. (2023). ChameleonControl: Teleoperating real human surrogates through mixed reality gestural guidance for remote hands-on classrooms. In Proceedings of the 2023 CHI conference on human factors in computing systems. Hamburg: ACM. doi: 10.1145/3544548.3581381.
  7. Ferencz, K., & Domokos, J. (2020). Using Node-RED platform in an industrial environment. In 35th anniversary Kandó conference. Budapest: Kandó Technology Transfer Centre.
  8. Folgado, F.J., Calderón, D., González, I., & Calderón, A.J. (2024). Review of Industry 4.0 from the perspective of automation and supervision systems: Definitions, architectures and recent trends. Electronics, 13(4), article number 782. doi: 10.3390/electronics13040782.
  9. Jadhav, A.M. (2024). Communication protocols for IoT applications. International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology, 12(4), 5875-5877. doi: 10.22214/ijraset.2024.61338.
  10. Kaarlela, T., Arnarson, H., Pitkäaho, T., Shu, B., Solvang, B., & Pieskä, S. (2022). Common educational teleoperation platform for robotics utilising digital twins. Machines, 10(7), article number 577. doi: 10.3390/machines10070577.
  11. Kandala, S.V., et al. (2025). Engineering end-to-end remote labs using IoT-based retrofitting. IEEE Access, 13, 1106-1132. doi: 10.1109/access.2024.3523066.​
  12. King, A. (2021). Programming the Internet of Things: An introduction to building integrated, device-to-cloud IoT solutions. Sebastopol: O’Reilly Media.
  13. Kuriščák, P., Rossa, P., Fernandes, H., & Silva, J.N. (2022). Design and implementation of a framework for remote experiments in education. In 8th international engineering, sciences and technology conference (IESTEC) (pp. 259-265). Panama: IEEE. doi: 10.1109/iestec54539.2022.00046.
  14. Lawrence, O.A., & Tariq Iqbal, M. (2020). Design and implementation of a low-cost, open source IoT-based SCADA system using ESP32 with OLED, ThingsBoard and MQTT protocol. AIMS Electronics and Electrical Engineering, 4(1), 57-86. doi: 10.3934/ElectrEng.2020.1.57.
  15. Malhi, A., Javed, A., Yousefnezhad, N., & Främling, K. (2023). IoT open messaging standards: Performance comparison with MQTT and CoAP protocols. In 10th international conference on future Internet of Things and cloud (FiCloud) (pp. 130-135). Marrakesh: IEEE. doi: 10.1109/ficloud58648.2023.00027.
  16. Mencia, D., Ramos, M., Núñez, F., & Ordóñez Ávila, J.L. (2023). Cinematic design and force analysis of a SCARA robot with pneumatic actuators. In Leadership in education and innovation in engineering in the framework of global transformations: Integration and alliances for integral development. Buenos Aires: LACCEI. doi: 10.18687/LACCEI2023.1.1.1279.
  17. Odier, J., Lambert, F., Fulachier, J., Jaume, M., & Delsart, P.-A. (2024). Using MQTT and Node-RED to monitor the ATLAS Meta-data Interface (AMI) stack and define metadata aggregation tasks in a pipelined way. EPJ Web of Conferences, 295, article number 01055. doi: 10.1051/epjconf/202429501055.
  18. Qasim, I., Anwar, M.W., Azam, F., Tufail, H., Butt, W.H., & Zafar, M.N. (2020). A model-driven mobile HMI framework (MMHF) for industrial control systems. IEEE Access, 8, 10827-10846. doi: 10.1109/access.2020.2965259.
  19. Rozan, M., Dwiyaniti, M., & Muhammad, N. (2024). Implementation and testing of an IoT system using Node-Red and OPC UA for monitoring an automated storage warehouse. Seminar Nasional Teknik Elektro, 10(1), 183-188.
  20. Safitri, N.A., & Priambodo, A.S. (2023). MQTT and CoAP communication protocol analysis in Internet of Things system for strawberry hydroponic plants. Journal of Robotics, Automation, and Electronics Engineering, 1(1), 45-56. doi: 10.21831/jraee.v1i1.69.
  21. Santacruz, A.F., Villalobos, J., Sanchez, I.Y., Paredes, C.A., & Martell, F. (2021). Virtual SCARA robot with reduced dynamics in a real-time simulation scheme for robotics and control engineering education. In International conference on electrical, computer and energy technologies (ICECET) (pp. 1-6). Cape Town: IEEE. doi: 10.1109/ICECET52533.2021.9698437.
  22. Vlasenko, M., & Khlaponin, Yu. (2024). The Internet of Things (IoT) in world practice: Review and analysis. Underwater Technologies, 13, 21-27. doi: 10.32347/uwt.2023.13.1202.
  23. Yatagha, R., Waedt, K., Schindler, J., & Kirdan, E. (2023). Security challenges and best practices for resilient IIoT networks: Network segmentation. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/378492191.
Ruban, S., Kharlamenko, V., Leonov, D., & Lazariev, V. (2025). Creating a web-oriented human-machine interface for a SCARA robot physical model based on industrial Internet of Things technologies. Journal of Kryvyi Rih National University, 23(1), 21-31. https://doi.org/10.31721/2306-5451-2025-1-23-21-31
uk