基于OPC UA的工业设备数据采集系统

为了解决工业设备协议多样性给工厂数据采集和统一监控带来的难题,研究了基于OPC UA的数据采集系统。以PLC、工业机器人和数控机床等工业设备为研究对象,通过工业以太网建立与本地监控服务器的连接。在本地监控服务器根据不同的工业设备通信协议设计不同的数据采集驱动和数据转换插件,并统一管理。基于OPC UASDK和配置界面生成的XML文件构建OPC UA地址空间,从而建立设备的OPC UA服务器。OPC UA服务器用以存储采集并转换后的实时数据和OPC UA客户端交互,同时将转换后的数据上传到云端存储系统供进一步数据分析。系统基于.Net平台开发,采用C#语言和.net framework框架构建整个本地监控服务器端,并且采用WPF设计本地监控服务器端的监控和配置界面。云端结合Redis和MySQL实现对运行数据的存储。最后通过实验验证了所提系统的可行性和完整性。

面向预测性维护的工业设备管理系统

为了解决制造业中工业设备管理混乱、维护成本高昂等问题,以工业机器人、数控车床等工业设备为管理对象,开发面向预测性维护的设备管理系统。基于SpringBoot框架和Vue前后端分离模式对系统进行开发,降低其耦合性;根据实际生产需求设计设备管理模块,实现设备基础信息和生产数据的管理;并开发人机交互良好的前端界面,达到设备信息可视化管理的目的;整合多种数据库设计数据存储模块,解决系统不同数据种类的读写问题;基于Spark大数据处理框架设计设备维护模块,对设备实时数据进行在线分析,并使用机器学习回归算法对历史数据进行预测模型训练,实现设备状态的实时监控与剩余使用寿命的预测,达到设备预测性维护的目的。最后,通过工业机器人设备实验验证了所设计的管理系统的可行性。

基于.NET Core架构的PLC数据采集和监控系统

为了解决工厂设备品牌多样化、通讯协议各不相同、采集难度大等问题,研究了基于.NET Core架构的远程数据采集和监控系统。该系统借鉴了异构的数据存储方式、分布式网络模型和数据分析模型,使用.NET Core框架开发完成。首先将嵌入式工控机和PLC设备通过工业以太网连到同一局域网并进行通信,对可编程逻辑控制器(PLC)设备的运行状态进行实时数据采集,并上传到云端服务器,Web端可以远程查看PLC设备的实时数据,以及对PLC设备的工作参数进行数据分析,当分析结果显示设备出现故障时,云端服务器通过短信通知现场工程师PLC设备出现故障,当现场工程师无法调试设备时,远程工程师还可以通过Open VPN对设备进行远程调试。最后通过实验验证了系统的可行性。

基于OPC UA协议的工业网关系统设计与实现

针对“信息孤岛”、采集软件开发难度大和设备维护成本高等问题,本文设计了基于OPC UA协议的工业网关系统。该系统基于.NET Core框架进行搭建,使用ZooKeeper分布式集群对配置文件进行高效管理,设计了公共驱动接口开发设备驱动,通过线程池对不同设备的读写线程进行动态分配,实现同时对不同设备进行数据采集等操作。首先将工业网关、数控(CNC)机床、可编程逻辑控制器(PLC)和机器人等工业设备通过工业以太网进行连接,远程配置界面动态生成工业网关配置文件,并使用ZooKeeper对配置文件进行分布式集群管理。然后工业网关初始化并启动数据采集线程。客户端和工业监控平台均可实现数据显示、设备预测性维护和现场设备异常报警等功能。最后通过实验验证了所设计的工业网关系统的可行性。