【摘 要】
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在中国制造2025和工业4.0的大环境下,对工业和制造业的信息化提出了更高要求,由现场设备层的通信向企业信息层的通信发展。由于目前通信种类繁多,都有各自的私有协议集,且IT和OT相对独立,通信壁垒较多,对实现整个工厂自动化设备到企业信息层的互联互通带来了较大困难。因此,打破通信壁垒,实现IT和OT的融合,通过统一的信息模型实现互联互通是目前工业通信中亟待解决的重要问题之一。首先,本文通过对OPC
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在中国制造2025和工业4.0的大环境下,对工业和制造业的信息化提出了更高要求,由现场设备层的通信向企业信息层的通信发展。由于目前通信种类繁多,都有各自的私有协议集,且IT和OT相对独立,通信壁垒较多,对实现整个工厂自动化设备到企业信息层的互联互通带来了较大困难。因此,打破通信壁垒,实现IT和OT的融合,通过统一的信息模型实现互联互通是目前工业通信中亟待解决的重要问题之一。首先,本文通过对OPC UA通信技术的研究,重点关注OPC UA中的信息模型技术和安全技术,分析出OPC UA在实现信息互联互通方面的优势,以及在实现统一信息方面带来的好处,这样可以通过该技术实现设备的信息统一。本文通过分析目前市场上主流的OPC UA SDK产品,总结出它们的优缺点,从而得出适合在工业产品中对信息模型验证的SDK软件包。然后,本文调研市场上主流的专用数控系统,如折弯机、剪板机等在工厂普遍使用的数控系统,每种系统都有自己的通信参数和功能,对于信息化无法做到统一处理,阻碍了工厂设备在信息化方面的互联互通。本文研究了使用OPC UA中的信息模型技术来实现专用数控系统设备级的信息互联互通,提出了一套适用于专用数控系统的统一信息模型。接着,通过总结分析主流专用数控系统的数据信息,将该信息模型分类为固有属性和组件属性集两大类,同时在固有属性中分为静态属性、过程属性、配置属性和工艺属性共四个类,来描述专用数控系统常用的数据信息。组件属性集通过集成第三方组件,来扩展系统的功能应用,这样便于组件的集成和应用。本文据此设计出一套符合专用数控系统的统一信息模型。最后,本文以国内某自动化企业的自主折弯机系统作为硬件验证平台,以Matrikon Flex OPC UA SDK作为底层通信的开发包,通过上述统一信息模型对折弯机专用系统进行实例化,搭建了基于OPC UA统一信息模型的折弯机专用数控系统的服务器,并验证了统一信息模型架构的合理性和有效性。目前项目开发结束且通过测试,已经准备投入使用。本文提出的统一信息模型在保证设备信息功能满足需求的基础上,对专用数控系统的特殊性,如功能专一、行业范围广、硬件资源受限等特点有很高的兼容性,高效、便捷地实现了设备的信息化,打破了原专用数控系统在工厂信息层上的信息孤岛,实现了整个工厂信息层上的信息互通。具有较高的工程应用价值,并对相关的专用数控设备信息化具有重要的参考价值。
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