基于OPC UA的数字化车间互联网络架构及OPC UA开发实现

智能制造要求车间内所有系统(包括IT系统、OT系统)实现纵向集成,这使得通信不仅仅是数据的传输,更是基于语义的信息交换。OPC UA采用基于语义和面向服务(SOA)的架构,定义了信息模型建模规则和通信服务,天然适合数字化车间互联网络的集成与互操作。本文在介绍数字化车间互联网络层次结构和信息流的基础上,给出基于OPC UA的数字化车间互联网络架构,然后介绍一种基于SDK的OPC UA开发实现方法,并指出在开发和应用OPC UA过程中还应考虑资源使用、实时性和安全性等要求。     

基于OPC UA的数字孪生车间信息物理融合系统

针对生产车间数据集成和分享难度大、实时可视化监控成本高等问题,基于OPC统一架构(Unified Architecture,UA)与数字孪生技术,提出一套面向生产车间的数字孪生车间信息物理融合系统方案。首先,设计了数字孪生车间信息物理融合系统架构,分析了系统架构的组成要求,建立了面向生产车间的通用OPC UA信息模型层次架构;然后,通过信息模型建模、OPC UA服务器开发和OPC UA客户端访问构建了数字孪生车间的统一接口;最后,将该系统方案应用于某生产车间,经验证该方案为生产车间数据集成和统一管理、智能化与可视化监控以及各系统程序之间的数据共享提供了保障,是推动智能制造的有效方案。     

工业无线通信技术讲座 第七十讲 基于OPC UA的机器人信息模型研究

随着工业4.0时代的到来,智能工厂、智能制造等概念被相继提出,制造业更加自动化与智能化。工业机器人作为智能工厂内部重要劳动力之一。因此实现机器人标准通信、语义互操作成为了需要解决的首个难题。为了解决这些难题,机器人信息模型被提出。机器人信息模型采用OPC UA标准统一建模,旨在可以让市场上所有机器人互联互通,通过不同层次结构,暴露不同的语义,并可由任何具备OPC UA客户端功能的设备访问,形成全网状节点网络。基于OPC UA的机器人信息模型对于奠定4.0设备互操作有重要意义。     

机床制造加工数字化车间信息模型及其应用研究

车间/工厂内普遍存在来自不同厂家且功能各异的自动化装备和系统,其在信息层面表现为分布于不同网络层次的异构数据。异构系统与设备之间的互联互通是实现制造信息化和智能化的基础,是数字化车间集成的一个核心问题。解决这一问题的关键是建立规范一致的信息模型。针对机床制造加工数字化车间的信息互联互通问题,在分析数字化车间架构、功能要求和信息流的基础上,建立了机床制造加工数字化车间的信息模型架构。通过明确数字化车间信息模型的元素定义、建模规则和建模方法,实现了模型的标准化和一致性。随后,基于OPC统一构架(OPC unified architecture,OPC UA),建立了该信息模型在OPCUA地址空间中的映射规则和基于OPC UA服务器/客户端实现信息模型数据存储和交互的方法。最终,采用OPC UA协议将信息模型映射到OPC UA地址空间,选取典型现场应用场景,完成了信息模型的实例化,验证了所提出的机床制造加工数字化车间信息模型的实用性。     

基于OPCUA的数控机床联网适配器设计与研发

针对金属加工行业提出了车间设备的网络拓扑架构。基于OPC统一架构(OPC UA)通讯协议,设计研发了数控机床的联网适配器。提出了数控机床的OPC UA信息模型,编写了不同品牌数控系统API通讯程序及OPC UA服务器程序,统一了不同品牌数控机床间的通讯接口,简化上层管理系统的数据采集。     

云架构下基于标准语义模型和复杂事件处理的制造车间数据采集与融合

在智能制造背景下,制造车间向智能车间转型是未来发展的必然趋势,而目前制造车间数据大量增长产生了私有协议数据多、数据无法充分利用、数据无法跨系统跨企业共享的问题。为解决上述问题,设计并实现了一个云架构下基于标准语义模型和复杂事件处理的制造车间数据采集和融合系统。该系统由设备端和云端两部分组成。设备端为分布式结构,解决了私有协议数据多的问题;其中数控机床和工业机器人采用基于OPC统一架构协议进行数据采集,测量设备及计量器具采用基于质量信息框架标准进行数据采集。云端用于统一采集每个设备端的数据,解决了数据无法充分利用和数据共享问题;利用复杂事件处理技术对采集到的数据进行融合处理,得到制造执行系统关心的工件加工状态,工件的生产准备等信息,同时系统也可以协助工人完成生产任务。通过原型系统验证,所设计系统可以有效地完成上述功能,并为上层制造执行系统及时提供可信的数据支持。     

智能制造中基于OPC UA的多源异构数据传输与解析技术

随着信息技术的快速发展,智能制造技术得到了业界的高度重视,而智能制造的关键环节之一是实现各设备与各系统的互联互通.OPC UA作为一种用于工业通讯中的数据交互规范,可用于实现对制造过程中的多源异构数据的传输与解析,进而实现互联互通.以智能制造互联互通研究领域的热点技术OPC UA为出发点,介绍了OPC UA的发展历史与...     

智能工厂MES关键技术研究

描述了一种智能工厂体系架构,建立智能工厂MES的总体体系框架结构。并且研究了MES数据采集和集成关键技术问题,将OPC UA运用到智能工厂MES中,实现智能工厂数据自动采集和无缝交互集成。建立OPC UA信息模型,加载到OPC UA服务器的地址空间。MES作为OPC UA的客服端,通过统一的地址空间,就可集成智能工厂各个子系统。     

数据—模型融合驱动的流程制造车间数字孪生系统研发EI北大核心

针对流程制造过程工序间耦合严重、过程建模困难、生产活动规划的联动性和智能化水平较低等问题,提出数据与模型融合驱动的、覆盖工艺流程全变量空间的车间多维数字孪生模型及其系统架构。融合车间生产全要素孪生模型与动态生产数据,建立了贯穿生产过程中不同工序的设备实体对象模型,从几何、物理、行为、规则等多个维度对耦合生产线实体对象特征进行刻画,实现了工艺设备静动态多维属性的数字化精准映射。在此基础上,搭建了包括物理产线、虚拟产线、信息服务等支撑多系统数据交互映射的车间数字孪生系统,研发了基于开放平台通信—统一架构(OPC UA)与Kepware的通信技术的静动态虚实映射和迭代运行机制,实现了从车间物理制造流程耦合向各孪生体参数间耦合的转换。最后,基于某流程制造企业制丝生产试验线开展应用验证,为解决流程工业耦合复杂而造成的协同交互与迭代运行难题提供了方法和实现途径。     

基于OPC UA技术构建支持多源异构数据采集的数据采集平台

探讨了重型装备企业机加车间在数字化建设过程中的核心难题"多源异构数据采集问题",提出采用OPC UA技术进行数据建模并实现交换的构想.并开发了一个基于OPC UA技术的多源异构数据采集平台,为重型装备企业机加车间开展数字化制造提出了新思路.     

面向异构电力设备状态监测的低功耗OPC UA协议转换最小系统

电力系统中不同厂家的现场设备接口各异,使得实际使用中现场设备很难被集成,形成一个信息孤岛。面向电力设备运行状态监测需求,结合当前电力装备普遍采用的Modbus RTU协议和各类PLC协议等为主要现场数据采集接口的现状,进行现有接口协议的OPC UA转换单元设计,研制异构电力设备OPC UA协议转换的嵌入式最小系统硬件平台,建立基于OPC UA协议标准化的统一输出接口。该硬件平台利用软件配置的方式实现现场数据采集智能设备统一接入,可高效支撑以OPC UA协议为输出的异构标准化跨平台运行,有利于同时支持更多不同种类采集终端云边协同参数采集的实现。     

采用OPC统一架构的锻造车间能耗数据采集与监管系统

针对锻造车间数据多源异构的特点,以及设备间存在信息孤岛且互联互通困难的现状,提出了一套面向锻造车间能耗数据的采集与监管系统。结合车间数据特点分析了系统具体需求,根据实地布局设计了数据感知、传输的网络架构,建立了基于过程控制统一对象模型的信息交互模型。最后以锻造车间为对象,实现了对锻造生产整个过程的能耗数据采集和信息统计监管。     

面向服务的车间制造过程信息集成运行系统

针对生产过程中车间存在多源异构信息难以有效集成的问题,在分析制造过程信息组织形式特点的基础上,提出了一种面向服务的车间制造过程信息集成运行系统的体系结构。该体系结构以制造过程信息为主要集成对象,以车间制造过程功能服务为核心,利用基于可扩展标记语言的规则映射方法对异构制造过程信息的格式进行同构化处理,为不同服务提供数据支持,并由服务对制造过程信息进行访问控制和管理;在此基础上用模型驱动的方法编排服务并再现业务流程,通过制造过程集成总线对业务流程进行监控和管理;在应用层通过不同视图将生产制造过程展现给不同用户,实现可视化生产。最后,基于上述系统体系结构和实现方法,进行了系统模块开发和应用验证。     

制造企业第三方可信系统

通过分析指出,数据的不准确是导致企业联盟合作伙伴选择不当的主要原因,为此,提出构建第三方可信系统,以支持企业联盟的建立.建立了第三方可信系统体系结构,阐述了系统的关键技术,包括动态资源规范化管理、Internet信息集成、企业联盟数据的集成和动态指标体系的建立,上述关键技术的应用,使系统达到了支持企业联盟资源的统一表达、企业联盟运行数据的获取和Internet数据集成的目的,从而有效提升了数据的准确性.     

基于MAS与Web服务的网络化集成制造技术研究

为提高制造系统的智能重构能力,快速地开发、设计和制造产品,提出了基于Web服务与多智能体系统MAS的网络化制造信息集成方案,构建了基于Webservices的MAS网络化制造模型体系结构,并论述了其通信机制和协作机制的实现。该网络化制造模型有利于提高网络化制造的智能水平,优化网络化制造的系统设计。     

OPC UA系统安全的需求分析和设计

OPC UA是一种基于Web服务的新型软件接口规范和应用,能够让不同地区的工业自动化系统之间通过网络进行交互。因此安全问题对于系统的发展十分关键。根据系统的安全需求,在现有模型的基础上加入安全策略管理模块,提高OPC UA安全模型性能,使得OPC UA的安全特性适用于不同的安全级。并且设计安全模型中的信息模型,从而更好的平衡OPC UA的通信安全和通信效率之间的关系。     

基于CORBA的可重构制造执行系统研究

应用基于CORBA分布式对象技术与规范对车间管理各功能构件进行封装和设计，通过基于CORBA开放式系统集成框架，将封装后的功能构件以“即插即用”的方式进行集成；开发了一个基于CORBA的可重构的MES原型系统，实践证明该系统不仅能够快速智能处理车间制造信息，而且具有良好的扩展性、可重构性和易集成性。     

基于数字孪生的数控设备互联互通及可视化

全球制造业正在向着智能化、规模化的方向快速发展,但是数控设备之间存在数据接口不统一、设备数据交互困难、现场设备状态监测成本较高等难题.现提出一种基于数字孪生的数控设备互联互通及可视化技术,首先利用三维激光扫描技术构建车间数控设备数字孪生模型,通过OPCUA通讯构架读取数控设备的实时运行数据,并转化格式后存入数据库作为指...     

[数字孪生驱动的智能制造]基于数字孪生的航天制造车间生产管控方法

针对目前航天制造车间生产管控中存在的效率低、精细度差、动态响应能力不足等难题,研究了基于数字孪生的制造车间生产管控方法,设计了基于跨网段信息异步交互的航天数字孪生车间架构,提出了航天数字孪生车间的基本组成和虚实融合的制造车间分层管控模式,阐述了面向不同对象的制造智能（MI）和商业智能（BI）场景应用,为军工企业车间生产管控提供了可行的技术途径。     

基于XML/OPC的ERP/MES/底层控制集成系统研究

实时的信息管理是电子化制造模式的需要。分析和描述了ERP/MES/底层控制集成系统的信息流,建立了基于XML的ERP/MES/OPC共享信息组织结构,提出了利用XML网关进行XML信息校验、数据过滤和转换的方法,构造了面向OPC开放式软控制技术的MES/底层控制模型,实现系统间的信息集成和控制集成。MES作为ERP和底层控制的桥梁,使以天、周、月、年为时间因子的ERP系统达到实时。最后给出了一个基于该技术的自动装配线实验应用系统。