基于B/S架构的数控机床实时监测与信息管理系统的开发
这是一篇关于OPC UA,数据采集,MySQL数据库,实时监测,信息管理的论文, 主要内容为数控机床被称作制造业的“工作母机”,具有高度的集成化和智能化的特点,在制造业的发展中占据着举足轻重的地位。在制造业企业中,普遍存在对数控机床相关信息管理不系统、实时运行监测不到位、故障处理不及时、生产效率不达要求等突出问题。而数控机床实时监测与信息管理的主要目的就是要解决企业不能远程实时查看机床当前加工状态以及对缺乏对相关信息的智能化管理的问题,从而提高数控机床运行稳定性与使用率,并同时提升企业的信息化水平与行业竞争力。本文以西门子828D数控系统数控机床为研究对象,提出基于B/S架构的数控机床状态数据采集、通信和存储技术方案,并利用Web开发技术实现了对数控机床加工状态的实时监测与数控机床相关信息的管理,并对数控机床的数据采集、数据传输、数据存储等主要技术进行了研究,论文的主要研究内容如下:(1)基于OPC UA的西门子828 D数控系统的数据采集。采用基于OPC UA的数据采集方案,同时开发用于连接、浏览、订阅OPC UA服务器变量的客户端,并编写了自动化的数据采集程序。(2)基于MySQL数据库的数据存储架构设计。考虑系统的各个技术之间的兼容性,以及开发的难易度,决定采用MySQL数据库来存储采集到的数据以及由操作人员自行录入的数据。同时提出使用SDT(旋转门)算法对采集到的数控机床的过程数据进行数据压缩,减少存储空间的占用。(3)基于消息队列的实时通信技术。采用了消息队列的技术,将实时采集的数据放入队列当中,通过后端程序调用接口获取实时数据,通过建立Web Socket的全双工通信,将实时数据直接展示在页面上,实现了采集数据的实时显示。(4)基于OEE的综合效率分析。利用采集的数据,通过计算机床OEE,分析获取影响该数控机床的主要因素,为提高数控机床的综合效率提供数据支撑。(5)数控机床相关信息管理。从实际需求出发,使用HTML、CSS、Java Script、Jquery等前端开发技术分别开发了用户登录模块、实时数据管理模块、设备点检模块、故障信息管理模块以及机床备件管理模块,并使用Echarts数据图表库,实现了数控机床采集数据与其相关数据分析结果的可视化图表展示。(6)系统的测试。通过搭建真实测试环境,进行系统的实际运行,并且完成了系统的性能测试和功能测试。最后结果表明,系统各项功能正常且运行稳定,满足实际使用需求。
基于B/S架构的数控机床实时监测与信息管理系统的开发
这是一篇关于OPC UA,数据采集,MySQL数据库,实时监测,信息管理的论文, 主要内容为数控机床被称作制造业的“工作母机”,具有高度的集成化和智能化的特点,在制造业的发展中占据着举足轻重的地位。在制造业企业中,普遍存在对数控机床相关信息管理不系统、实时运行监测不到位、故障处理不及时、生产效率不达要求等突出问题。而数控机床实时监测与信息管理的主要目的就是要解决企业不能远程实时查看机床当前加工状态以及对缺乏对相关信息的智能化管理的问题,从而提高数控机床运行稳定性与使用率,并同时提升企业的信息化水平与行业竞争力。本文以西门子828D数控系统数控机床为研究对象,提出基于B/S架构的数控机床状态数据采集、通信和存储技术方案,并利用Web开发技术实现了对数控机床加工状态的实时监测与数控机床相关信息的管理,并对数控机床的数据采集、数据传输、数据存储等主要技术进行了研究,论文的主要研究内容如下:(1)基于OPC UA的西门子828 D数控系统的数据采集。采用基于OPC UA的数据采集方案,同时开发用于连接、浏览、订阅OPC UA服务器变量的客户端,并编写了自动化的数据采集程序。(2)基于MySQL数据库的数据存储架构设计。考虑系统的各个技术之间的兼容性,以及开发的难易度,决定采用MySQL数据库来存储采集到的数据以及由操作人员自行录入的数据。同时提出使用SDT(旋转门)算法对采集到的数控机床的过程数据进行数据压缩,减少存储空间的占用。(3)基于消息队列的实时通信技术。采用了消息队列的技术,将实时采集的数据放入队列当中,通过后端程序调用接口获取实时数据,通过建立Web Socket的全双工通信,将实时数据直接展示在页面上,实现了采集数据的实时显示。(4)基于OEE的综合效率分析。利用采集的数据,通过计算机床OEE,分析获取影响该数控机床的主要因素,为提高数控机床的综合效率提供数据支撑。(5)数控机床相关信息管理。从实际需求出发,使用HTML、CSS、Java Script、Jquery等前端开发技术分别开发了用户登录模块、实时数据管理模块、设备点检模块、故障信息管理模块以及机床备件管理模块,并使用Echarts数据图表库,实现了数控机床采集数据与其相关数据分析结果的可视化图表展示。(6)系统的测试。通过搭建真实测试环境,进行系统的实际运行,并且完成了系统的性能测试和功能测试。最后结果表明,系统各项功能正常且运行稳定,满足实际使用需求。
基于安卓的智能生产线移动控制终端的设计与实现
这是一篇关于智能产线,移动客户端,OPC UA,安卓,身份认证的论文, 主要内容为随着以“智能制造”为核心的第四代工业革命的不断推进,为了抢占工业信息化时代的先机,打造工业强国,国内对于构建智能产线、创立智能工厂的需求越来越旺盛。而随着移动网络的高速发展,互联网由生活走进生产,工业控制网络也由封闭逐渐转变为开放。近年来移动设备的大量普及以及性能的不断提升,也为工业物联网的远程化提供了硬件支持。因此,基于以上背景,本文设计实现了一款基于安卓的智能产线客户端。在智能产线系统架构设计中,采用新一代工业数据集成标准OPC UA协议作为其通信标准。在智能产线移动控制终端的设计与实现中,本文首先研究了OPC UA规范,分析了生产线环境以及其客户端基本需求,设计了系统的功能模块和层次结构。然后针对基于安卓的智能产线移动终端与OPC UA服务器通信过程中存在的通信资源受限、数据传输安全性要求高等问题,在OPC UA安全模型的基础上设计了一种更适合移动端的基于椭圆密码学的身份认证方法,并通过实验与OPC UA原身份认证方法进行了对比分析。在OPC UA架构的基础上,对各个功能模块进行了详细设计。最后在系统的开发过程中,基于安卓系统,完成了移动端与服务器之间的安全连接、安全存储;采用多线程通信,完成了对OPC UA服务器的地址空间浏览、节点属性读写、数据订阅及监视项设置,实现了产线设备浏览,设备状态显示与控制以及设备消息订阅;利用安卓开发技术,实现了动态曲线绘制和后台通知服务。经过实验室对所开发智能产线移动控制终端进行功能测试和性能测试,证实该系统完成了所设计的功能,解决了移动端在与智能产线通信过程中身份认证不够轻量和安全,网络容易中断的问题,且系统界面友好,运行稳定,符合预期。
面向仓储物流通信的数字孪生虚拟调试系统设计与实现
这是一篇关于数字孪生,虚拟调试,OPC UA,工业物联网云平台的论文, 主要内容为智能化的现代仓储物流体系可以为先进制造业提供高效可靠的物流保障,而数字孪生是实现现代仓储物流体系的关键技术之一。目前,国内仓储物流企业存在信息化程度较低、资源利用率低下、信息沟通困难等问题。帮助企业将数字孪生融入仓储物流系统中,构建虚拟仓储物流产线调试系统,可以有效减少产线前期设备调试成本,提高后期管理与维护效率。本文对仓储物流的物联网与控制系统虚拟调试展开研究,主要工作如下:一、针对现代仓储物流场景,设计了一套场景搭建方案,可实现货物的入库、搬运、储存、出库等仓储物流产线的基本功能。分析了场景中ABB和优傲的工业六轴机器人、西门子和KEBA的PLC、AGV及RFID设备的工作职责、虚拟环境搭建方案及数据通信方案。测试结果表明该方案采集的数据具有高可信度,采集不同虚拟环境中仿真设备的运行数据可作为整个数字孪生系统的数据源。二、针对现代仓储物流系统数字化智能化升级需求问题,设计并实现了面向仓储物流环境下的工业物联网平台与虚拟调试控制系统。提出了数字孪生系统的六层架构,根据六层架构搭建系统各通信调试模块。使用混合编程技术实现系统与虚拟设备的数据通信,使用OPC UA技术和My SQL数据库完成多源异构数据的统一处理与存储。对工业物联网平台进行云部署和二次开发,研究了常用物联网通信协议及通信方式。以Solidworks、3ds Max、Unity3D多软件协同开发,完成虚拟调试场景的搭建和对外通信,实现设备模型的数据映射,实时仿真。测试结果表明,系统实现了虚拟调试、实时仿真、历史仿真等功能,降低了测试与维护成本。
面向仓储物流通信的数字孪生虚拟调试系统设计与实现
这是一篇关于数字孪生,虚拟调试,OPC UA,工业物联网云平台的论文, 主要内容为智能化的现代仓储物流体系可以为先进制造业提供高效可靠的物流保障,而数字孪生是实现现代仓储物流体系的关键技术之一。目前,国内仓储物流企业存在信息化程度较低、资源利用率低下、信息沟通困难等问题。帮助企业将数字孪生融入仓储物流系统中,构建虚拟仓储物流产线调试系统,可以有效减少产线前期设备调试成本,提高后期管理与维护效率。本文对仓储物流的物联网与控制系统虚拟调试展开研究,主要工作如下:一、针对现代仓储物流场景,设计了一套场景搭建方案,可实现货物的入库、搬运、储存、出库等仓储物流产线的基本功能。分析了场景中ABB和优傲的工业六轴机器人、西门子和KEBA的PLC、AGV及RFID设备的工作职责、虚拟环境搭建方案及数据通信方案。测试结果表明该方案采集的数据具有高可信度,采集不同虚拟环境中仿真设备的运行数据可作为整个数字孪生系统的数据源。二、针对现代仓储物流系统数字化智能化升级需求问题,设计并实现了面向仓储物流环境下的工业物联网平台与虚拟调试控制系统。提出了数字孪生系统的六层架构,根据六层架构搭建系统各通信调试模块。使用混合编程技术实现系统与虚拟设备的数据通信,使用OPC UA技术和My SQL数据库完成多源异构数据的统一处理与存储。对工业物联网平台进行云部署和二次开发,研究了常用物联网通信协议及通信方式。以Solidworks、3ds Max、Unity3D多软件协同开发,完成虚拟调试场景的搭建和对外通信,实现设备模型的数据映射,实时仿真。测试结果表明,系统实现了虚拟调试、实时仿真、历史仿真等功能,降低了测试与维护成本。
基于B/S架构的数控机床实时监测与信息管理系统的开发
这是一篇关于OPC UA,数据采集,MySQL数据库,实时监测,信息管理的论文, 主要内容为数控机床被称作制造业的“工作母机”,具有高度的集成化和智能化的特点,在制造业的发展中占据着举足轻重的地位。在制造业企业中,普遍存在对数控机床相关信息管理不系统、实时运行监测不到位、故障处理不及时、生产效率不达要求等突出问题。而数控机床实时监测与信息管理的主要目的就是要解决企业不能远程实时查看机床当前加工状态以及对缺乏对相关信息的智能化管理的问题,从而提高数控机床运行稳定性与使用率,并同时提升企业的信息化水平与行业竞争力。本文以西门子828D数控系统数控机床为研究对象,提出基于B/S架构的数控机床状态数据采集、通信和存储技术方案,并利用Web开发技术实现了对数控机床加工状态的实时监测与数控机床相关信息的管理,并对数控机床的数据采集、数据传输、数据存储等主要技术进行了研究,论文的主要研究内容如下:(1)基于OPC UA的西门子828 D数控系统的数据采集。采用基于OPC UA的数据采集方案,同时开发用于连接、浏览、订阅OPC UA服务器变量的客户端,并编写了自动化的数据采集程序。(2)基于MySQL数据库的数据存储架构设计。考虑系统的各个技术之间的兼容性,以及开发的难易度,决定采用MySQL数据库来存储采集到的数据以及由操作人员自行录入的数据。同时提出使用SDT(旋转门)算法对采集到的数控机床的过程数据进行数据压缩,减少存储空间的占用。(3)基于消息队列的实时通信技术。采用了消息队列的技术,将实时采集的数据放入队列当中,通过后端程序调用接口获取实时数据,通过建立Web Socket的全双工通信,将实时数据直接展示在页面上,实现了采集数据的实时显示。(4)基于OEE的综合效率分析。利用采集的数据,通过计算机床OEE,分析获取影响该数控机床的主要因素,为提高数控机床的综合效率提供数据支撑。(5)数控机床相关信息管理。从实际需求出发,使用HTML、CSS、Java Script、Jquery等前端开发技术分别开发了用户登录模块、实时数据管理模块、设备点检模块、故障信息管理模块以及机床备件管理模块,并使用Echarts数据图表库,实现了数控机床采集数据与其相关数据分析结果的可视化图表展示。(6)系统的测试。通过搭建真实测试环境,进行系统的实际运行,并且完成了系统的性能测试和功能测试。最后结果表明,系统各项功能正常且运行稳定,满足实际使用需求。
面向仓储物流通信的数字孪生虚拟调试系统设计与实现
这是一篇关于数字孪生,虚拟调试,OPC UA,工业物联网云平台的论文, 主要内容为智能化的现代仓储物流体系可以为先进制造业提供高效可靠的物流保障,而数字孪生是实现现代仓储物流体系的关键技术之一。目前,国内仓储物流企业存在信息化程度较低、资源利用率低下、信息沟通困难等问题。帮助企业将数字孪生融入仓储物流系统中,构建虚拟仓储物流产线调试系统,可以有效减少产线前期设备调试成本,提高后期管理与维护效率。本文对仓储物流的物联网与控制系统虚拟调试展开研究,主要工作如下:一、针对现代仓储物流场景,设计了一套场景搭建方案,可实现货物的入库、搬运、储存、出库等仓储物流产线的基本功能。分析了场景中ABB和优傲的工业六轴机器人、西门子和KEBA的PLC、AGV及RFID设备的工作职责、虚拟环境搭建方案及数据通信方案。测试结果表明该方案采集的数据具有高可信度,采集不同虚拟环境中仿真设备的运行数据可作为整个数字孪生系统的数据源。二、针对现代仓储物流系统数字化智能化升级需求问题,设计并实现了面向仓储物流环境下的工业物联网平台与虚拟调试控制系统。提出了数字孪生系统的六层架构,根据六层架构搭建系统各通信调试模块。使用混合编程技术实现系统与虚拟设备的数据通信,使用OPC UA技术和My SQL数据库完成多源异构数据的统一处理与存储。对工业物联网平台进行云部署和二次开发,研究了常用物联网通信协议及通信方式。以Solidworks、3ds Max、Unity3D多软件协同开发,完成虚拟调试场景的搭建和对外通信,实现设备模型的数据映射,实时仿真。测试结果表明,系统实现了虚拟调试、实时仿真、历史仿真等功能,降低了测试与维护成本。
面向工业现场网络的OPC UA多服务器管理平台设计与实现
这是一篇关于OPC UA,发布/订阅,多服务器聚合,TSN的论文, 主要内容为伴随工业自动化与信息化技术的持续融合,工业自动化数据采集系统在底层网络以及上层应用之间数据通信与数据管理方面面临着诸多挑战。OPC UA(Open Platform Communications Unified Architecture,开放平台通信统一架构)作为一种独立于供应商、开放的、互操作性的架构规范,为不同系统之间存在的协议数据分散存储问题以及用户与数据之间信息孤岛的壁垒问题提供了一个良好的解决方案。工业现场网络设备种类繁多以及不同协议网络下OPC UA服务器数量庞大,对工业现场OPC UA服务器垂直方向聚合和统一管理是本文需要解决的问题,对于如今的OPC UA工业现场网络主要通信方式集中于客户端/服务器模式,而OPC UA发布/订阅模式能够解决客户端/服务器模式不能多对多传输以及通信紧耦合问题。将两种通信模式下的OPC UA服务器聚合不仅能够解决了数据通信的访问统一性与标准化问题,同时也为工业自动化系统提供了高效的数据通信升级方案。鉴于此,本文设计了两种通信模式共存的面向工业现场网络的OPC UA多服务器聚合管理平台,实现对工业现场网络OPC UA服务器的集中式管理。本文主要工作及创新点如下:1.研究分析了工业现场网络的OPC UA多服务器平台在设计与实现过程中所涉及的关键技术。其中重点研究了OPC UA多服务器聚合机制以及OPC UA发布/订阅模式如何与TSN(Time Sensitive Networking,时间敏感网络网络)全集中模型结合并实现用户侧配置。2.对OPC UA发布/订阅模式与TSN完全集中式模型拓展的总体架构进行了设计,完成OPC UA发布/订阅信息模型与TSN流配置通信模型的建立与映射。开发了架构中用户侧配置所涉及到的核心模块,以及实现OPC UA发布者/订阅者、映射配置管理中间件、集中式用户配置实体核心模块之间数据交互。3.设计了面向工业现场网络的OPC UA多服务器管理平台的整体框架。在OPC UA多服务器聚合方法中设计并实现了OPC UA服务器的自动发现机制,确保对工业现场网络OPC UA服务器的自动发现;设计了OPC UA服务器地址空间模型和信息模型自动映射方法,确保对自动发现OPC UA服务器地址空间模型和信息模型的自动映射;设计OPC UA聚合服务器数据管理方法确保对工业现场网络数据的聚合与集中管理。4.搭建测试平台,完成整体平台中所涉及的核心模块以及方法的测试,包括其功能测试和性能测试,并分析测试结果。测试结果表明,本文设计的OPC UA发布/订阅模式工业现场网络功能模块能够有效的传输和配置OPC UA发布/订阅通信需求信息以及TSN网络用户侧的信息,满足TSN用户侧的配置要求,本文设计的OPC UA多服务器聚合方法,能够有效的实现OPC UA服务器的自动发现、信息模型的自动映射和数据的集中管理,提高了通信的效率,达到了预期设计的目标。本文的研究工作成果对工业现场网络通过OPC UA技术在数据实时通信以及互操作上具有一定参考价值。
基于3D多组态的产线虚拟调试系统的设计与实现
这是一篇关于虚拟调试,产线仿真,3D多组态,数据双向驱动,OPC UA的论文, 主要内容为随着云计算、物联网、大数据等新一代信息技术与制造业的融合日益加深,全球的制造业进入了工业4.0时代,智能制造是制造业发展的新方向。数字孪生为智能制造的发展与应用提供了技术基础,虚拟调试技术作为数字孪生的一个应用,为智能制造生产线设计与调试提供了诸多便利。本文设计了一种基于3D多组态的产线虚拟调试系统,能够实现在产线未搭建完成时进行产线流程以及程序、逻辑调试,降低产线调试的时间风险和安全风险。本文主要研究内容包括以下几个方面:基于组态化思想,将产线仿真系统关键装备特性分为3D模型组态、设备运动组态、生产事件组态以及产线逻辑组态,并建立产线仿真系统关键装备的多组态仿真模型。在多组态仿真模型的基础上,通过组态间的关联与映射构建产线关键要素间的弱装配关系,实现基于3D多组态的产线仿真系统的构建,从而为虚拟调试系统中虚拟产线快速搭建与运动仿真提供了软件架构支持。针对虚拟调试系统中数据双向交互问题,设计了基于工业以太网和OPC UA通讯的数据交互架构,基于工业以太网实现物理设备之间数据的集成通讯和快速传输,OPC UA通讯构建仿真软件与总控PLC程序之间的连接。设计了仿真软件的数据交互模块,构建了OPC UA客户端,实现了通过PLC程序控制虚拟产线仿真运行进而调试PLC程序。在产线仿真软件中搭建了柔性制造生产线,并实现了产线的逻辑设计与仿真调试。根据虚拟产线的运行逻辑编写了总控PLC程序,通过PLC程序控制虚拟产线的运行,利用虚拟调试系统对PLC程序进行调试与修改。最后将程序应用于现场,验证了虚拟调试系统的功能。
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