基于OPC UA规范的数控组态开发系统的研究

摘要

组态软件在工业控制领域的监控软件中到得了广泛的应用，而在数控领域中，组态系统主要用于开发上位机HMI软件，实现对机床状态的交互控制。机床辅助设备的控制由可编程控制器来完成，软PLC的组态化设计在数控领域同样发挥着重要作用，但是对人机界面和软PLC没有完整的组态化实现方案。并且随着制造业智能转型和升级，数控技术向着网络化和开放性的方向发展，而面向数控系统特定API进行的组态软件设计，组态开发具有专一性行，不能满足数据交互的开放性，开发具有开放性的上位机和软PLC的组态系统已经成为数控系统发展的迫切需求。 本文提出了一种基于OPC UA规范的数控组态开发方法，并对上位机组态开发和梯形图组态开发的整体方案进行研究，为上位机对下位机和软PLC的数据交互提供依据，提高对整个数控系统的状态监控、数据访问和交互控制的性能。 针对上位机的组态化模块，依据OPC UA规范的特点，进行了OPC UA数据对象进行组件化的设计与封装，并设计图形组件与数据组件的交互模块，实现数控界面的可视化编辑。设计OPC UA客户端的相关接口，使数控系统上位机软件能够与OPC UA服务器建立连接，并实现读写、订阅等数据交互服务。 针对软PLC的组态化模块，设计了梯形图的组态编辑器，详细描述了梯形图图元的编辑和梯形图程序的存储原理，对梯形图进行语法逻辑检查，同时对梯形图到标准化的PLCopen XML文件转换的具体过程进行阐述。 把梯形图组态编辑器集成到数控组态软件上，完成数控界面组态和逻辑组态的整体部署。并利用组态平台进行了数控人机界面和梯形图程序的开发，实例验证实本文所研究的组态化技术可以满足数控界面开发和梯形图开发的要求。

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