随着工业制造技术的发展,设备的智能化及设备间的互联互通技术得到了重视。目前多厂商设备间多样的通讯协议,以及繁杂的异构数据,均给设备间互联互通带来了极大的阻碍。针对该问题,本文采用广泛用于工业通讯的OPC UA协议,以典型的工业产线为对象,围绕工业数据信息建模、高效传输、多层级传输三个关键技术进行研究。本文主要包括以下几方面的内容:（1）基于OPC UA的典型机械设备可拓展信息模型建立。首先,分析了OPC UA信息模型的特点,以及信息模型中默认节点的特性及地址空间的生成,探究各节点的语义描述异构数据的方法。其次,通过可读性强的图形化表示方法及采用面向对象思想,建立了兼具拓展性与移植性的OPC UA机械设备通用模型,其中加入了辅助设备集确保了模型的拓展性。再次,围绕模型的可拓展性,以通用模型为基础,拓展出具有丰富异构数据的SCARA机器人信息系模型。最后,对模型进一步拓展,在辅助设备集中加入焊枪设备,拓展出多自由度焊接机器人的具体模型。（2）典型手机装配产线的工业异构数据高效传输方法。首先,通过数据抓包,对比了OPC UA服务器和客户端之间不同数据传输服务在传输流量方面的差异。其次,围绕典型手机装配产线,将产线异构数据按更新频率和数据量大小进行分类,进而给出了每一类型数据采用的传输策略,并提出了根据当前流量负载动态调整OPC UA服务器的信息发布频率的传输方法。最后,以产线上执行大量装配任务的SCARA为对象,构建了数据传输压缩信息模型,并通过仿真实验对所提方法的性能进行了评估。（3）多层级异构数据传输技术。首先分析了OPC UA传输设备信息模型时所采用的传输及编码协议,比较不同协议的特点得到适用于不同工况的协议组合。其次,围绕常见的工业设备异构数据传输需求,根据OPC UA技术中Client/Server模型及Pub/Sub模型的特点,将各通讯模块组合,使得传输模块兼具大量数据传输能力与设备互操作能力。最后将所研究的各数据传输模块组合,应用于工厂多层级信息互联互通之中。（4）基于OPC UA的多源异构数据传输实现及应用展示。首先,从数据传输过程切入,实现了OPC UA技术采集、传输、存储三方面对应的模块。随后,通过两个应用场景对所实现模块的功能进行展示。应用一,通过OPC UA协议对典型手机装配产线进行监控,采集产线工业数据,并存储在数据库中,形成大数据。该应用充分验证了各模块的有效性,多个模块所组成的系统满足工业多源异构数据传输需求且具有良好的拓展性。应用二,在Unity软件中搭建虚拟设备,实现了SCARA设备的数字孪生。该应用展示了所搭建的数据传输系统具有良好的性能。