【摘 要】
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随着“工业4.0”、“智能制造”等战略规划相继提出,工业控制系统开始朝着信息化与智能化改造,企业管理层越来越注重现场设备层的数据。但是在工业现场中,存在各种各样的设备,这些设备的供应商的大多不一样,则其所采用的总线协议、接口访问方式也都不同,这就会造成各设备之间形成“信息孤岛”,兼容性差,难以实现设备间互联互通,严重影响企业管理层对现场设备实现智能化统一管理。OPC UA（OLE for Proc
【基金项目】
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四川大学和成都乐创自动化技术股份有限公司（以下简称“L公司”）合作的横向项目—面向实时以太网的智能运动控制技术研究和控制器开发（20H0186）；
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随着“工业4.0”、“智能制造”等战略规划相继提出,工业控制系统开始朝着信息化与智能化改造,企业管理层越来越注重现场设备层的数据。但是在工业现场中,存在各种各样的设备,这些设备的供应商的大多不一样,则其所采用的总线协议、接口访问方式也都不同,这就会造成各设备之间形成“信息孤岛”,兼容性差,难以实现设备间互联互通,严重影响企业管理层对现场设备实现智能化统一管理。OPC UA（OLE for Process Control Unified Architecture,即用于过程控制的OLE的统一架构）技术能够解决工业控制系统中数据的互操作性、平台的兼容性、技术的开放性等问题,非常有利于实现工业控制现场、自动化领域的不同设备不同系统之间信息共享与管理。本文以点胶机设备为对象,研究和实现一套面向点胶机的OPC UA Server系统,并对其进行测试。主要内容如下:1、分析了OPC UA的关键技术。首先分析了早期监控系统的应用软件通过开发驱动程序利用设备支持的协议与设备进行通信和数据交互,并总结了两种常用的协议Modbus和Profibus的特点,引出OPC技术是实现多源异构系统的数据集成和共享的解决方案;然后分析了经典OPC、OPC XML-DA、OPC UA技术的特点,总结出OPC UA才是实现各设备各系统互联互通和智能化管理更好的解决方案;最后分析了OPC UA规范、实现机制、信息建模、地址空间、节点和引用等关键技术,为OPC UA服务器的开发奠定基础。2、构建了点胶机的OPC UA信息模型。通过分析点胶工艺和点胶机系统,构建了点胶机的OPC UA信息模型,完成了点胶机中的特性参数与OPC UA节点的映射。3、设计并实现OPC UA Server系统。根据OPC UA架构和OPC UA的实现机制总结出OPC UA Server的架构,并分模块实现架构中的中间层OPC UA SDK,主要包括创建数据结构、地址空间管理模块、通信配置与连接模块、数据访问模块,各模块根据OPC UA规范中的各个服务的定义封装API函数和实现服务器的基本功能,其中,地址空间管理模块主要实现地址空间浏览和增删节点及引用的功能,通信配置与连接模块实现OPC UA服务器与客户端建立通信连接的功能,数据访问模块实现读写节点属性的功能。4、开发点胶机控制器的OPC UA Server系统。首先在opcua-modeler建模工具中按照已经构建的点胶机的信息模型建立点胶机具体的OPC UA信息模型并生成XML文件,利用XML文件描述点胶机的信息模型;然后将自定义的信息模型的XML文件转换成源代码,并在Linux系统中构建面向点胶机的OPC UA Server系统;接着将源代码加载进OPC UA Server系统中进行再处理,主要包括三个方面,一是由自定义的点胶机信息模型构建的地址空间与OPC UA Server系统原有的地址空间进行耦合处理,二是对自定义的点胶机信息模型中方法类型节点进行具体实现,三是给自定义的点胶机信息模型中变量节点添加数据源。5、测试点胶机控制器的OPC UA子系统。主要包含通信连接测试、浏览地址空间测试、方法节点的测试、变量节点的读写测试,此外还要进行跨平台测试,验证OPC UA技术的跨平台性。
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