面向智能物料输送系统的感知互联互通技术研究与实现

摘要

随着德国“工业4.0”的提出，中国制造“2025”的国家战略方针的制定，工业领域实现数字化车间生产成为主流，物料输送系统作为智能车间的输送大动脉，对于整个智能化工厂的高效运行至关重要。目前，根据国内外最新研究现状表明当前物料输送系统在多源数据信息采集方式、数据处理与转发、数据信息标准化等方面还存在着诸多不足，无法满足当今工业生产智能、实时、高效以及大数据处理与分析等要求。为解决这些问题，本文针对智能物料输送系统中的感知、互联、互通三个关键层面进行深入研究，并结合物联网技术、OPC UA等技术来共同实现车间物物互联、互通、互操作等特性，提高当前物料输送系统的智能化管控水平。 本文首先针对智能物料输送系统中的多种感知进行了分析与比较，并以物料输送线为研究对象，提出了一种面向工位信息的RFID数据提取方法以及基于OPC的PLC输送线实时数据采集方法，并结合视频监控技术，开发了基于多源信息的智能感知系统；其次，本文以离散物料输送系统为对象，提出了多种异构网络互联方案，着力解决设备水平通信的难题，包括面向多AGV输送子系统的ZigBee自组网络，提出了Cobweb组网与4G网络互联的电机远程监控技术，开发出一套基于物联技术的PLC与CAN总线网络互联协同调度输送系统；再次，以OPC UA技术为基础，面向智能物料输送系统中的多协议设备接口难以集成垂直通讯的难题，开发出一款嵌入式OPC UA智能网关，该网关集成多种网络接口，并能够将异构网络中的多种协议数据转化为统一的OPC UA协议规范，实现数据标准化，并供上层OPC UA客户端使用，进而使得智能物料输送系统的设备信息更好实现互联互通。 最后，在完成上述三个层面的系统硬件及相关软件设计的基础上，结合三维虚拟可视化监控技术，视频监控技术等实现了多维感知互联可视化监控原型系统软件设计，验证了该原型系统方案设计的可行性和有效性。

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