基于OPCUA规范的数控系统数据统一接口的研究

摘要

随着工业4.0的提出，自动化技术向着信息化、智能化和网络化方向在发展，为了确保自动化加工过程中的稳定性、可靠性，提高对加工机床的使用率和生产效率，有必要对机床加工过程中的重要数据进行采集，从而实时分析机床的加工状态。
　　目前，在工业监控系统中存在着网络异构、信息采集规范不统一等问题，给机床状态监测和系统集成带来了一定的困难。本文以车间网络控制系统环境下的华中8型数控系统为研究对象，结合当前比较热门OPC UA技术标准，主要完成以下内容：
　　1、通过对比当前数控系统数据采集的方式，确定了数控系统数据统一接口的设计方案。
　　2、采用OPC UA技术标准来建立统一的数据访问接口，对数控系统进行信息建模，并制定相应的地址空间，从而将加工数据转化为统一的数据格式。
　　3、基于Linux开发平台，使用C/C++语言开发基于OPC UA标准的服务器，并将该服务器嵌入到华中8型数控系统中。通过内存共享，动态的把加工数据采集到OPC UA服务器中。
　　4、对整个数控系统数据统一接口进行应用，主要包括本地采集和远程采集。同时，分析OPC UA服务器对系统的性能消耗，从而证明了实际运用中，将服务器嵌入到数控系统中是可行的。
　　经过对以上工作的开展，本文将OPC UA服务器嵌入到数控系统中，数控系统和服务器之间采用内存共享进行信息通讯，服务器和客户端则基于OPC UA标准进行信息访问，成功完成了数控系统数据统一接口的实现，使得信息采集系统不再依赖于上下位机结构，规范了数据采集标准，打破了平台的限制，同时也预示着在以后数控信息采集方面，基于OPC UA技术采集的方式将成为研究重点。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题的研究背景

1.3 数控系统数据采集研究与发展

1.4 OPC UA规范概述

1.5 课题研究的目的与意义

1.6 本文的主要研究内容

2 OPC UA统一数据解决方案

2.1 OPC UA地址空间与信息建模

2.2 数据匹配

2.3基于OPC UA的数据读取

2.4 OPC UA服务的实现

2.5本章小结

3 华中8型数控系统地址空间定义

3.1 华中8型数控系统基本结构

3.2 数控系统内部数据分析

3.3 数控系统地址空间建立

3.4本章小结

4 数控系统数据统一接口的设计与实现

4.1 OPC UA服务器模块分类

4.2 预定义节点集

4.3 OPC UA服务器的设计步骤与实现

4.4 OPC UA服务器运行环境的搭建

4.5 OPC UA-Server的编译及部署

4.6 本章小结

5 数控系统数据统一接口的应用验证

5.1 客户端与服务器之间的交互

5.2 数控系统数据统一平台的应用实例

5.3 OPC UA服务器对系统的性能消耗分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 主要工作

6.2 展望

致谢

参考文献