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。

基于OPC统一架构的木制品加工设备信息互联互通方法

通过分析木制品加工设备无法实现信息互联互通的原因,发现完整、有效的共享标准是解决此问题的关键,由此提出共享标准的基本原则和要求。基于开放平台通信统一架构(Open Platform Communications unified architecture,OPC UA)标准,建立木制品加工设备及生产线信息模型在OPC UA地址空间中的映射规则,并对信息模型的实例化和实现方法进行探讨,验证OPC UA标准在木制品加工设备信息互联互通中的实用性和有效性。

OPC统一架构框架下的针织装备信息模型

为了解决针织装备信息交互中数据的碎片化、半结构化和信息异构而导致的数据语义完备性低的问题,提出了采用OPC统一架构(OPC UA)框架下构建针织装备信息模型的方法。建立了针织装备3个维度的结构化语义信息,设计了形式化的信息建模过程,从数字化针织生产车间整体模型和针织装备结构的角度建立了针织装备信息模型,包含属性集、组件集、配置信息等结构,并从针织装备数据变化频度、数据优先级、相关性等方面对信息模型作了优化。对比了针对针织装备OPC UA服务系统的实现方式,利用Ua Expert SDK开发了针织OPC UA信息模型独立服务器,并对针织装备信息模型的互联互通进行了测试。结果表明,在OPC UA框架下构建的针织装备信息模型实例的方法是可行的,其在模型架构、语义结构、技术实现方面均有改进,并具有语义完备性高的特点。

基于CIM和OPC统一架构的配用电网数据平台研究

以公共信息模型和OPC统一架构为基础,研究了支撑综合数据分析的配用电网数据管控平台构建,包括系统架构和信息模型研究、数据管理、服务体系构建及数据汇集等。分析配电、用电领域业务系统数据,裁制IEC TC57公共信息模型并扩展补充,形成配用电数据统一信息模型。建立信息模型及对象数据到OPC统一架构信息模型的映射规则,在OPC统一架构地址空间中对经规范化汇集整合的多个配用电业务系统的数据进行管理。实现OPC UA统一架构服务,为分析应用提供安全高效的数据访问支持。配用电网数据平台与业务系统、综合分析应用有机地协同在一起,在工程中得到实践。

基于OPC统一架构的毛衫生产车间信息模型及其应用

为实现毛衫生产数字化车间不同系统间信息的互联互通,针对毛衫生产过程中相关生产信息在企业不同层级之间的网络化信息传递,提出了基于OPC统一架构(OPC UA)的毛衫生产数字化车间互联网络框架。借鉴企业控制系统集成标准(ISA 95)的对象模型,采用OPC UA建模技术,构建了毛衫生产数字化车间的标准信息模型,对其模型结构、静态属性集、过程属性集和功能组件集进行了描述和定义。并以电脑横机为例,给出了模型、实例化和车间系统间信息交互示例。结果表明,基于提出的互联网络架构和标准信息模型,可实现毛衫生产数字化车间内各层级系统间的互联互通互操作,解决了信息异构碎片化问题。

OPC统一架构简史

简述OPC统一架构产生的背景、原因;OPC统一架构发展的重要历史时刻;OPC统一架构的规范名称;提供一些OPC统一架构的参考信息、白皮书和文章链接。

基于消息代理的OPC UA发布/订阅模式研究与实现

针对目前OPC UA客户端/服务器通信模式中存在的紧耦合、服务器性能瓶颈等问题,进行了OPC UA发布/订阅通信模式总体架构的研究。首先具体分析了UA的核心功能,包括地址空间技术和数据编码技术,并在两者的基础上,利用消息代理机制,完成了发布者和订阅者的功能开发。还通过实验进一步验证了功能的稳定性和对数据的传输能力,结果表明,此模式可以满足大多数工业需求。

OPC UA服务器地址空间关键技术研究与开发

传统OPC服务器基于COM/DCOM组件技术,导致其不仅依赖于Windows平台,而且在网络数据传输及安全性方面也存在一定的技术缺陷。基于OPC统一架构(UA)标准解决这类问题,同时将传统OPC系列功能集成到一个OPC服务器上,简化及方便了各功能的协作和企业的部署。采用微软.Net的代码托管技术,模块化构建了OPCUA服务器的开发框架,设计实现了地址空间、安全配置等基本模块及功能。采用服务器地址空间的节点、引用等核心技术,设计实现了地址空间的节点管理、数据管理、访问管理、订阅管理和视域管理等功能类,设计完成了独立的OPCUA地址空间功能模块。

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。

一种面向OPC UA消息通信的多优先级动态调度算法的设计与实现

在工业4.0时代,OPC统一架构(OPC UA)在各种工业系统中的应用为数据的交互提供了基础技术支撑,具有关键性作用.工业数据在传输时需要考虑到差异化服务的问题,但目前现有的OPC UA通信模式无法满足上述要求,基于这个问题,本文研究了OPC UA消息发布机制,并提出了一种面向OPC UA消息通信的多优先级动态调度算法.在该算法中,不同时实性的消息利用最早时限优先主动队列管理算法进行调度和区分,通信上下文环境消息通过多级反馈队列调度算法进行调度,这两种方式共同用于OPC UA消息调度以改善服务质量.经实验证明,在差异化优先级消息的调度和处理上,利用该算法改进的OPC UA通信组件表现良好,并且在OPC UA服务器高负载的情况下,高实时性消息的响应的优先性和次数明显高于其他类型消息,其接收量达58.6%,服务质量相比改进前有了较大程度的提升.该算法在OPC UA通信栈中的应用可以满足OPC UA服务器在工业生产中的需求.

OPC UA技术在冶金设备监测系统中的应用

OPC UA技术在工业控制方面有着不可替代的优势,主要体现在其跨平台性和实时性上,可以方便地解决工业现场监控过程中各个子系统和底层设备之间互操作以及互通信的难题。结合冶金现场设备监测系统的搭建,对OPC UA技术规范进行了研究,开发了OPC UA客户端和服务器,实现了对冶金设备运行状态的实时监测并及时制定故障应对方案的目的。OPC UA技术在信息建模与跨平台方面的强大优势预示着基于OPC UA技术的集成系统必将成为今后的开发热点。

基于OPC UA的多机系统互联互通技术研究

在制造技术逐渐数字化、信息化与智能化的背景下,本文提出了一种基于开放平台通信统一架构(OPC UA)的多机系统互联互通的实现方法。首先,对3PRR并联机械系统与选择顺应性装配机器手臂(SCARA)机器系统建立了基于OPC UA的信息模型,实现了语义统一;然后,给出了一种基于OPC UA的多机系统互联互通的架构,并针对跨车间、跨局域网的问题,综合应用OPC UA和Web Service技术实现其互联互通;最后,搭建了相应的验证平台,并通过网页应用和第三方软件客户端验证了本文方法的有效性。

网络与通信技术OPCUA服务器设备集成关键技术研究与开发

以OPC UA规范为基础,参考了IEC61804中的EDDL标准,开发出OPC UA服务器的设备集成信息模型、EDDL语法解释模块以及节点管理模块。基于此方案的服务器架构可自主载入和配置现场总线设备信息,以及协议无关的设备集成,为OPC客户端提供统一的设备状态和工业过程数据。

基于OPC UA通信的工业企业能源管理系统

工业企业作为能源消耗的主要群体,对其实施有效的节能减排措施,意义重大。本文基于OPC统一架构(OPC Unified Architecture,OPCUA)通信设计的工业企业能源管理系统,由用能数据采集和能源管理两大子系统组成。用能数据采集子系统使用OPC UA技术,基于.net 4.6.1创建;能源管理子系统采用B/S模式创建,用JAVA语言开发。基于OPC UA通信规范的工业企业能源管理系统,对分布在企业各处的能源监测终端进行动态监测、数据采集、报警响应、数据存储以及分析用能数据,为企业提供节能减排措施方案。实践表明,本文设计系统具有很高的安全性、兼容性、可扩展性。

基于数字孪生的车间生产数据感知方法设计及实现

针对传统车间在进行数字孪生时,对于生产数据的采集存在着目标单一、信息模型灵活性差以及通用性低等问题,提出了一种面向数字孪生的车间生产数据感知方法。首先,通过分析数字孪生车间生产数据采集与应用需求,提出了一种多层次的生产数据采集体系架构;其次,围绕该体系架构的处理层,针对基于OPC统一架构(OPC Unified Architecture,OPC UA)的生产资源数字化表征模型构建关键技术进行了重点阐述;最后,基于车间应用实例,结合关键技术以及体系架构开发了数字孪生系统,验证了该方法的可行性,有效支撑了装配车间数字孪生系统的运行。

车间生产过程数字孪生系统构建及应用

数字孪生可以真实地反映物理世界,车间生产过程数字孪生可以使生产过程透明化,利用孪生数据可以优化生产。为此,在数字孪生的理论背景下,建立了车间生产过程数字孪生系统体系架构,并对系统实现的3项关键技术——车间生产过程关键要素数字孪生建模与实现、基于OPC统一架构的车间生产过程物理实体数据获取以及车间生产运行实时映射进行了详细阐述。最后,对车间实际生产线进行了数字孪生的实现,验证了所提方案的正确性和有效性,为车间生产过程数字孪生的实现提供了技术解决方案。

基于云平台的机器人监控系统设计

本文设计了一种基于阿里云平台的SCARA机器人监控系统,包括本地客户端与Web远程监控端。本地客户端基于TCP/IP协议和C#语言进行搭建,包括基于OPC统一架构(OPC UA)的数据采集模块,基于MySQL的数据存储模块和基于消息队列遥测传输(MQTT)与云平台的数据交互模块。Web远程监控端通过前后端分离的方式进行搭建,基于Django rest framework框架搭建Web后端服务程序,可视化界面由Vue前端框架搭建,在此基础上,采用WebGL和Three.js技术在界面上搭建SCARA机器人3维模型。最后基于OPC UA协议实现了本地客户端与SCARA机器人的运动状态、数据指令的交互,通过MQTT与位于阿里云的MySQL数据库进行数据交互,通过3D可视化界面实现对SCARA机器人监控。

不同生产装置间数据传输方式的探讨

根据日常生产中的数据传输要求,介绍了基于多项目链接软件、OPC架构、Modbus通信协议和远程I/O的解决方案,以进行不同生产装置间的实时生产数据互传。实际生产中在进行数据传输设计时,通信方式需要根据现场实际的硬件情况、DCS系统类型及生产需求等进行选择。

面向智能船舶的集成信息平台设计

船舶管理迫切需要一个综合信息集成信息云平台,以提升软硬件系统的效率、可靠性、安全性和智能化,综合各级智能子系统,为船舶提供智能支持。本文提出基于大数据、物联网等技术的智能船舶集成信息平台设计方案,以云计算平台和OPC UA标准为支撑,实现各系统数据的模型统一、安全交互和可视化。