【摘 要】
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随着“中国制造2025”计划的提出，实现制造工厂的数字化成为了非常重要的任务。目前工厂的数字化建设过程中存在着数据采集困难，各种设备和通信协议不统一，数据表示不规范的问题。为了解决这些问题，本文对数字化工厂中异构网络的互联互通进行了研究，提出了以OPC UA(Unified Architecture)技术为基础的互联互通解决方案。 首先，研究了数字化工厂中异构设备之间通信的互联方案，包括基于网关
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随着“中国制造2025”计划的提出，实现制造工厂的数字化成为了非常重要的任务。目前工厂的数字化建设过程中存在着数据采集困难，各种设备和通信协议不统一，数据表示不规范的问题。为了解决这些问题，本文对数字化工厂中异构网络的互联互通进行了研究，提出了以OPC UA(Unified Architecture)技术为基础的互联互通解决方案。
首先，研究了数字化工厂中异构设备之间通信的互联方案，包括基于网关技术的互联方案和基于OPC UA技术的互联方案，然后结合两种方案的优缺点提出了一种新的互联方案。为了验证该方案的可行性，设计了数字化工厂网络演示系统，来模拟工厂中异构设备和协议之间的数据采集。该演示系统包括ProfiNet、EtherCAT、Modbus等典型现场总线协议和工控机、可编程逻辑控制器等典型控制设备。
其次为了规范数据的表现形式，研究了数字化工厂信息建模的方法，提出了面向对象的建模方法和流程。以数字化工厂网络演示系统为对象，进行了信息建模方法可行性的验证，分析了该演示系统的构成要素，按照功能对其进行了分类和定义。然后使用XML语言对信息模型进行表示。
最后，根据以上提出的互联方案，完成了基于OPC UA技术的互联互通系统的设计和开发，实现异构总线协议之间的数据采集。整个系统分为四个模块，分别为数据暴露模块、数据采集模块、数据映射模块和系统配置模块。数据暴露模块以OPC UA服务器的形式向上层系统提供数据。数据采集模块以现场设备支持的协议向现场设备采集数据。数据映射模块将现场数据采集模块采集的现场数据映射到数据暴露模块的OPC UA地址空间中。配置模块负责配置系统的各项参数。
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