基于OPC UA的分布式数据采集处理系统架构研究

随着物联网与互联网融合的不断深化,感知层与应用层之间的互联互通要求不断提高。针对现有数据采集系统存在的规范性、扩展性和适应性不足的问题,文章提出一套基于对象连接与嵌入过程控制统一架构(object linking and embedding for process control unified architecture,OPC UA)协议的分布式数据采集处理系统架构。对数据采集处理系统各个模块进行功能解耦和架构重组,分别介绍该系统硬件和软件架构;针对发布订阅模式下负载的特异性,提出一种改进的适用于OPC UA分布式订阅的负载均衡算法;最后在某车企实例验证该系统架构。结果表明,基于OPC UA的分布式数据采集处理系统数据采集处理效果良好,证明了该系统架构的可行性及有效性。

Tufting Carpet Machine Information Model Based on Object Linking and Embedding for Process Control Unified Architecture

In view of the lack of research on the information model of tufting carpet machine in China,an information modeling method based on Object Linking and Embedding for Process Control Unified Architecture(OPC UA)framework was proposed to solve the problem of“information island”caused by the differentiated data interface between heterogeneous equipment and system in tufting carpet machine workshop.This paper established an information model of tufting carpet machine based on analyzing the system architecture,workshop equipment composition and information flow of the workshop,combined with the OPC UA information modeling specification.Subsequently,the OPC UA protocol is used to instantiate and map the information model,and the OPC UA server is developed.Finally,the practicability of tufting carpet machine information model under the OPC UA framework and the feasibility of realizing the information interconnection of heterogeneous devices in the tufting carpet machine digital workshop are verified.On this basis,the cloud and remote access to the underlying device data are realized.The application of this information model and information integration scheme in actual production explores and practices the application of OPC UA technology in the digital workshop of tufting carpet machine.

基于OPC技术的数控设备集成控制网络通信模块设计研究

传统数控设备使用的通信协议数据传输慢、成功率低,难以满足现代制造业需求。因此,提出基于过程控制中的对象链接与嵌入(OLE for Process Control,OPC)技术的数控设备集成控制网络通信模块设计。该模块选用CC2530F256通信芯片,通过低压差线性稳压器将5.0 V电源降至3.3 V,并配置符合OPC接口规范的OPC服务器,能实时分配数控设备集成控制网络通信资源。根据测试结果,通信模块的通信成功率达到100%,通信速率稳定在15~25 kB/ms,可满足数控设备集成控制网络的通信需求。

基于OPC技术的电力监控系统网络安全风险预警研究

为了从技术管理方面提高电力监控系统的安全性,避免发生无意与恶意破坏事件,面向电力监控系统的实时数据信息存储与处理,提出将用于过程控制的对象连接与嵌入(Object Linking and Embedding for Process Control,OPC)技术用于网络安全风险预警。概述设计所用的OPC服务器结构,设计基于OPC技术的电力监控系统,结合防火墙与入侵侦测技术,提高整个电力监控系统的安全管理水平,提取正常时隙预警信息为正常样本。结果发现,基于OPC技术的电力监控系统安全预警,在准确度方面具有优越性,证实了设计的基于OPC技术的电力监控系统在电力日常监管工作中的安全适用性。

基于OPC UA技术的T型梁焊接机器人在线监测系统

针对薄板分段车间的焊接装备复杂化程度高、焊接作业监控困难、焊接信息反馈不及时等问题,研究薄板分段车间T型梁焊接机器人的工艺流程和工艺参数,开发一种基于对象链接与嵌入过程控制的统一架构[OLE(Object Linking and Embedding)for Process Control Unified Architecture, OPC UA]技术的T型梁焊接机器人在线监测系统。该系统主要对T型梁焊接机器人的生产进度、设备运行状态和中间产品质量等进行在线监测,实现数据实时采集和生产过程监控与分析等功能,可消除设备之间的信息孤岛现象,实现车间生产透明化,提高生产效率,确保焊接质量。

基于OPC通信协议的冗余系统设计

以用于远程控制的对象连接与嵌入(OPC)标准接口为例,研究了在OPC标准接口的基础上,增加冗余通信功能和冗余切换功能。采用两路冗余接口通信和判断冗余接口通信状态的方法,实现了两条冗余通信链路的切换。采用冗余接口通信和冗余切换机制技术,实现了冗余系统的设计,满足了单一故障原则。通过在核电厂仪控系统中的实际应用,冗余的通信链路实现了正常接口通信功能和满足了核电厂对冗余系统的设计要求。研究结果证明了通过该冗余接口通信的方式实现的冗余系统在稳定性和可靠性上满足核电厂设计要求。

基于OPC UA和样本熵的工业入侵检测算法研究

工业4.0时代,工业控制系统面临千变万化的网络入侵攻击。针对以工业协议为主要入侵手段的现状,提出了1种基于对象链接与嵌入的过程控制统一架构(OPC UA)协议结合样本熵的工业控制系统入侵检测算法。首先,对基于OPC UA所有的请求操作和响应操作进行标记。然后,分别计算单位时间内回复信息熵和请求信息熵,形成1个单位时间内的二维向量。最后,将时序连续的二维向量形成1个时间序列,用样本熵算法检测时间序列的异常。其中,采用欧氏距离度量2个二维向量之间的距离。仿真试验结果表明,针对4种原理不同的攻击手段,相较于传统的入侵检测算法差分整合移动平均自回归(ARIMA)模型和基于白名单规则的检测算法,所提出的检测算法检测率最高。该研究为利用无监督学习算法检测工业入侵的研究提供了新的思路。

卷烟滤棒成型加工区域集控系统实现

针对滤棒成型作业区分散、设备种类多、制造厂家和数量多、接口协议复杂且不统一以及海量数据变量难识别等问题,设计并开发了基于OPC UA架构和实时内存数据库的就地滤棒加工区数采和监控系统。自主开发OPC服务器,实现了滤棒成型主、辅设备的实时数据采集,并通过高效内存数据库服务器对生产及设备信息进行海量存储,进而实现了对滤棒成型车间生产过程信息的全面、准确迁移集成,以及对滤棒生产、产量、质量、机台效率、设备状态等信息的可视化区域集控。

新一代工业过程控制软件接口标准—OPC技术

首先介绍了 OPC技术的背景和内容 ,然后深入地分析了 OPC数据访问服务器的构成原理和内部机制 ,最后介绍了开发 OPC的软件。

基于数字孪生的加工生产线虚实交互技术研究

针对传统加工生产线运行过程中设备数据采集困难和可视化程度低的问题,研究了数字孪生(DT)技术在加工生产线虚实交互方面的应用问题。首先,以某电机外壳加工生产线为例,分析了生产线的加工流程,设计了虚实交互技术的总体框架,并提出了具体的方法;然后,对加工生产线进行了数字孪生体建模,对模型中的关键要素,几何、物理、行为属性及通讯接口的构建进行了详细的阐述;最后,采用过程控制的对象链接和嵌入(OPC)技术进行了加工生产线中多源异构数据的采集与处理,完成了实时数据间的映射。研究结果表明:采用虚实交互技术可以完成物理生产线与数字孪生体间的实时映射;电机外壳加工生产线中机械臂虚实交互的可靠性为99.95%,可满足精确性要求;采用服务模块能够更加直观、有效地反映生产线的实际加工状态,可满足加工过程信息动态可视化要求,证明了该方案具有可行性和有效性。

基于OPC瓦斯抽放远程监控系统的设计

针对目前瓦斯抽放监控系统网络的稳定性、实时性和开放性差的问题,基于OPC和工业以太网控制技术,设计了一种新型的瓦斯抽放远程监控系统,系统采用S7-200 PLC作为主控制元件,利用Simentic net软件和VB6.0软件分别开发OPC服务器和OPC客户端,客户端通过工业以太网访问服务器,实现对井下瓦斯抽放情况实时、可靠的远程监控。

基于OPC的多层过程控制系统架构设计及实现

文中研究了过程控制系统中标准化技术———OPC的思想、应用和关键技术,结合OPC思想以及多层软件体系策略,分析了过程控制系统采用多层软件体系的可行性、相关约束以及实现技术,给出了一个基于OPC和多层结构的过程控制系统实例,并阐述了该系统实例中所采用的核心技术。

面向过程控制的一种新技术──OPC数据访问标准

介绍了过程控制领域中引进的一种新技术──ＯＰＣ数据访问标准，以ＯＰＣ规范（１．０Ａ）为蓝本，论述了ＯＰＣ相关概念、基础及ＯＰＣ标准接口，并研究了ＯＰＣ规范在系统集成中的应用前景．

过程控制软件标准接口剖析(1)—OPC技术

针对自动化控制软件的发展 ,介绍了开放软件通讯标准 OPC技术的来源及其对自动化软件设计的影响 ,同时对 OPC通用接口进行了剖析 ,特别对 OPC自动化标准定义的 3层接口 ,即 OPC服务器接口、OPC组接口和 OPC项目接口的主要内容与功能及其相互关系分别进行了阐述 ,最后对 OPC服务器的注册方式进行了说明。

基于OPC技术的过程控制仿真实验设计

针对现有的过程控制实物实验装置在教学使用过程中存在的问题,设计了基于OPC通信技术的过程控制仿真实验。该仿真实验利用KingACT软件实现典型工艺过程的闭环控制仿真,并通过OPC技术与KingView组态软件进行实时通信,实现了对典型工艺过程的监控。以双容水箱液位控制工艺过程为例,说明了设计仿真实验的具体过程。应用结果表明:该仿真实验便于学生进行二次开发和开展创新研究。

OPC在工业过程控制中的应用

OPC技术是OLE在过程控制中的应用。本文介绍了现场总线技术背景下,OPC技术的产生和发展,以及其在过程控制中的应用,同时分析了OPC技术的未来发展。

COM技术在OPC服务器中的应用及实现

OPC(OLEforProcessControl)规范是为了解决不同厂商提供的过程控制设备和商业应用软件之间不能自由通信的问题。介绍了以OLE COM DCOM技术为基础的OPC技术,给出了OPC服务器的整体结构及数据采集方法,论述了OPC服务器中COM(ComponentObjectMod el)技术:通报连接机制、连接点对象机制,以及COM中的几个关键概念:COM组件、COM对象、COM接口。指出OPC与COM是密不可分的,OPC技术具有广泛的应用领域。

OPC——COM技术在工业自动化软件中的应用

OPC(OLEforProcessControl)是一个基于组件对象模型技术的工业自动化软件接口的国际标准,得到了全世界工业自动化领域厂商的广泛支持。文章介绍了组件技术、组件对象模型和OPC规范,并给出了OPC的应用实例。

基于OPC技术的虚拟DCS监测系统设计

采用一种远程虚拟DCS监测画面实现方法,在企业现有DCS监控系统的基础上,遵照OPC标准开发中间接口程序,实现对OPC服务器的访问;通过Winsock组件的网络功能,在远程客户端有机重构监控界面。该设计利用Winsock与OPC服务器通讯技术互补方法与POWERBUILDER数据管理技术优势互补原则,避免了组态程序对系统条件的苛刻要求,以低成本解决数据管理中的瓶颈,从而实现过程数据的远程监测。

OPC跨平台通信的实现方法

随着工业自动化的发展,工控领域中常常会遇到异构平台之间的用于过程控制的OLE(OPC)通信问题。提出3种方法,分别利用EntireX DCOM,Java以及XML OPC,在Linux下开发OPC客户端。使用Linux上的OPC客户端访问Windows平台上的OPC服务器,从而实现OPC的跨平台通信。描述各种方法的关键技术并给出相关代码,并对所有实现方法进行比较,分析它们在工业应用中的前景。