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。     

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。     

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。     

基于OPC UA的智能制造车间数据通信技术及应用

为实现多种设备的数据通信和统一信息管理,提出了一种基于OPC统一架构(OPC UA)的智能制造车间数据通信技术,对其通信原理和网络架构进行了讨论,提出了OPC UA与工业机器人操作系统ROS和传感器嵌入式系统等设备的整合方案,并在案例研究中详细讨论了基于Python语言的数据通信程序设计方法,开发了基于OPC UA的车间制造执行层(MES)机器人监控模块。实际应用结果表明,基于OPC UA的数据通信技术具有很高的通用性和兼容性,可有效实现智能车间设备信息的数据集成和统一管理。     

基于OPC UA技术的质量数据监测系统

针对测量设备既无统一数据采集软件接口,又孤立于企业内其它数据交互过程的现状,结合所搭建的工业4.0生产制造示范线,设计了一套基于OPC UA技术的质量数据监测系统。对OPC UA技术进行了介绍,对OPC UA服务器、客户端进行了定义,并对服务器与客户端进行了开发。     

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。     

OPC UA技术在工业物联网中的应用及趋势

随着工业物联网技术的快速发展,待处理的数据量急剧增加,传统的C/S、B/S架构在处理大数据量时效率低下,且不能满足灵活部署、敏捷化生产、频繁更新、高并发访问的需求,从而使OPC UA通信技术的发展备受瞩目。OPC UA作为信息互联的基础协议,对万物互联和异构网络语义互操作有着至关重要的作用。围绕着OPC UA在工业物联网中的应用,介绍了OPC UA的发展历程,着重阐述了OPC UA客户端/服务器系统架构和OPC UA发布者/订阅者系统架构的信息建模、访问统一性、传输机制、网络安全等关键技术,最后介绍了建立OPC UA信息模型的新方法、OPC UA在TSN中的应用、轻量化安全协议等新的发展趋势。     

PI和OPC基金会在工业4.0方面展开紧密合作

<正>PROFIBUS PROFINET国际组织(PI)和OPC基金会已协同工作多年。目的是在PROFINET系统架构中系统性的持续集成OPC UA。当前很显然OPC UA(统一架构)面向服务的架构将是部署工业4.0发展的基石,尤其是设备和设备间的通讯,比如操作员站经由控制器层,或是在不同供应商环境中设备层的生产数据与企业级IT系统的融合。OPC UA适用于同一层不同类型设备间和不同应用层之间的非确定性通讯,PROFINET适用于自动化系统中确定性实时数据的传输以     

基于OPC UA的数字孪生车间实时数据融合与建模研究

数字孪生车间是智能制造背景下车间全息监控、精准分析、实时决策的有效手段。而实时高效的异构数据采集和融合,以及虚实车间的交互连接是驱动数字孪生车间运转的核心。为此,依托制造物联网和OPC UA通信技术,建立了数字孪生车间实时数据采集框架。采用分层融合的策略,去除原始数据中的信息冗余,匹配产生中间事件和生产过程数据,同时基于空间尺度构建实时数据空间对象模型。另外针对提高数据传输实时性的目的,按照信息分类—自适应压缩—节点合并的路线,缩减OPC UA信息模型节点数目和节点容量,设计了面向数字孪生车间的OPC UA信息建模方案。最后,以某航天结构件生产线为案例,为数字孪生车间开发了实时数据采集系统,并验证了此方案的可行性。     

基于OPC协议的柔性生产线异构网络控制系统设计

针对某企业柔性生产线多种类现场设备以及多系统互联情况导致的上层监控软件与底层硬件设备之间的通信障碍问题,提出一种基于OPC标准的数据集成与通信的异构网络控制系统设计方案。通过西门子TIA Portal中集成的WINCC组态软件实现OPC服务器与底层设备的通讯组态,并以SIMATIC NET作为OPC服务器实现与柔性线总控PLC S7-1500的OPC实时通讯过程。最后利用OPC Scout验证实现过程的可行性与通讯过程的准确性。该方案有效解决了从底层现场设备到OPC服务器再到柔性线MES系统的垂直信息通信及柔性线多系统互联的通信问题。     

基于XML的STEP产品数据信息的描述与处理

异构产品数据的集成要求对产品数据信息提供统一的描述机制。分析传统产品数据描述方法的不足,提出基于XML的产品数据信息的描述,阐述其描述机制和实现方法,并研究了XML文件中的数据信息的处理方法。     

汽车发动机装配线监控系统的设计与实现

该系统以OPC技术为基础,通过PC与PLC的通讯,实现了对发动机总装线各个工位加工状态的实时监控,显示现场电控设备出现的各种故障及报警,使整个装配线的状态可控,并对发动机装配过程中的数据进行采集,保存到SQL Server数据库中,为数据的后续SPC分析提供依据.设计了上传数据到服务器模块,处理了生产线上的突发事件对生产数据的影响,描述了系统和数据库的详细设计.运行结果表明该系统性能稳定,满足生产需要.     

西门子828D数控系统数据采集与存储

西门子828D数控系统是西门子的全数字化中高端数控系统。主要研究西门子机床自身的OPC UA,并开发符合OPC UA规范的客户端,利用该客户端获取变量的信息,通过Python开发的程序采集OPC UA服务器当中的数据,并将采集的数据处理后存储到MySQL数据库中。结果表明,在数据表的基础上,利用数据表区分功能减少的单表存储量,采用数据库的读写分离的架构,避免数据阻塞,从而提高了数据库的性能。     

基于OPC UA通用数据采集模块设计

工业监控系统中存在通信网络异构、数据规范不统一的问题,给系统集成和数据共享带来了困难。采用OPC UA技术可以构建统一的数据接口,为系统实现了快捷的标准化集成。本文首先对OPC UA协议进行了简介,并在后续章节详细介绍了基于MODBUS RTU和PROFIBUS DP/PA的OPC UA数据集成服务器的软硬件设计方法。     

数据驱动的生产线数字孪生系统构建与应用

为满足生产线智能化的发展需求,针对传统生产线现场调试周期长,生产线三维可视化能力差,生产数据不同步,现场状态监控成本高等问题,结合数字孪生技术,以数据驱动为基础,构建了生产线数字孪生系统。首先运用Process Simulate构建生产线上的各类设备的数字孪生模型,根据数据通信网络和数据采集架构图,利用OPC UA和Modbus通信,读取生产线设备实时数据,并存入相应的数据库中作为驱动生产线数字孪生模型的数据源,从而实现数字孪生模型对物理实体的实时映射。最后,通过搭建虚拟仿真环境,对数字孪生系统进行虚拟调试,并通过构建实例验证平台,验证生产线数字孪生系统的有效性和可行性。     

制造车间设备远程监控系统开发

为解决制造车间多源信息难以统一采集的问题,设计了一种基于B/S的远程监控系统。利用Modbus、FOCAS、OPC UA、A2和LSV-2等技术,采集制造车间的温湿度传感器、电表、触摸屏和数控机床等设备数据,并基于C#开发数据的可视化面板进行设计。结果表明,该系统具有很好的兼容性,能够实时采集与远程监控车间的多种设备数据。     

数字化车间质量管理信息规范化技术研究

装备关键件制造过程中,质量信息量大,且存在大量非规范信息,使质量信息与车间其他系统之间的信息集成存在较大的困难。本文采用UML统一建模语言对质量信息进行建模,实现了车间质量管理系统数据库中数据结构规范化设计。在UML模型基础上,采用XML标准对可用于网络传输与交换的数据信息的规范进行描述,使质量信息以XML文件形式存在,应用Web Services技术,实现质量信息在数字化车间网络环境中的信息集成与共享。     

基于VR的MMD850轮齿式破碎机监控模型设计

使用基于虚拟现实模型技术VRML的三维描述实现生产线节点设备的网络拓扑三维数据模型,建立高效的拓扑关系数据库和模型数据库,通过JSP、XML、Java和VRML一体化的Web服务器,应用高级语言编程实现现场实时信号的三维自动生产线模型的实时变化,实现三维虚拟现实的实时仿真监视和控制系统。     

面向数字孪生的车间运行三维实时监控系统

为解决自动化生产车间生产运行过程和生产信息实时可视化程度低、设备数据采集困难等问题,研究了数字孪生技术和OPC UA技术在车间三维实时可视化方面的应用。首先,以搭建数字孪生车间为基础,完成了三维实时监控系统总体框架的设计,并确定了其关键运行流程和技术路线。然后,对实现该系统的4项关键技术,即车间设备孪生体建模及虚拟车间的构建、基于OPC UA技术的车间多源异构数据采集和传输方式、虚实车间同步运行,以及生产加工数据的实时可视化进行了详细阐述。最后,通过设计开发了某印章生产线的三维实时监控系统,以实时数据驱动孪生车间运行的方式,完成了对物理车间生产过程在三维场景中全方位、任意距离的实时监控。并对采集的实时数据进行分析、处理和计算,实现了车间中设备使用率、产品合格率和库存状况等生产信息动态可视化,验证了该监控系统的可行性和有效性。