DOI: 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2021. 01. 001

张宪民，薛栋栋，郑家和，等.智能制造中基于OPCUA的多源异构数据传输与解析技术［J］.机电工程技术，2021，50（01）：1-7.

基金项目：国家重点研发计划项目（编号：2020YFB1713400）

 

 

智能制造中基于OPC UA的多源异构数据传输与解析技术*

张宪民，薛栋栋，郑家和，李海

（华南理工大学广东省精密装备与制造技术重点实验室， 广州510641）

 

摘要：随着信息技术的快速发展，智能制造技术得到了业界的高度重视，而智能制造的关键环节之一是实现各设备与各系统的互联互通。OPC UA作为一种用于工业通讯中的数据交互规范，可用于实现对制造过程中的多源异构数据的传输与解析，进而实现互联互通。以智能制造互联互通研究领域的热点技术OPC UA为出发点，介绍了OPC UA的发展历史与技术特点，在此基础上分析了OPC UA技术的研究进展与应用情况，指出了需要解决的技术问题，最后对OPC UA技术进行了展望。为OPC UA技术的应用和研究提供了参考。

关键词：OPC UA；多源异构数据；智能制造; 互联互通

中图分类号：TP274       文献标志码：A

文章编号：1009－9492 ( 2021 ) 01－0001－07

 

引言

随着“工业4.0”与“中国制造2025规划”的提出，制造业开始向智能制造转型[1-2]。工业物联网是第四次工业革命的表现形式[3]，一个完整的工业物联网架构从下至上可以分为智能感知层、互联互通层与智能决策层3个层级[4]。工业现场存在各种不同的设备，除了用于加工制造过程，还提供了丰富的数据；但这些设备通信方式多样，语义信息不一，因此产生的多源异构的数据无法得到利用，形成了“信息孤岛”[5]。互联互通层的作用正是提供统一语义的通信方式，实现对多元异构数据的传输与解析，打通数据链，从而实现制造资源向智能化转变，使制造过程中的多源异构数据得到有效利用[6-7]。只有实现了各设备与各系统的互联互通，使接口标准化，信息交互简便化，才能进一步地运用孪生车间[8]、深度学习[9]、边缘计算[10]等技术实现物理世界数字化、制造数据信息化、制造过程智能化，最终实现智能制造。

OPC UA （Object Linking and Embedding for Process Control Unified Architecture） 是用于实现工业物联网互联互通的一种标准化的、完全开放的通讯协议，已经被德国机械及制造商协会（VDMA） 指定为工业4.0通信的推荐规范[11]。OPC UA为多元异构数据的采集和传输提供了技术方案。对应ISO/OSI七层模型，如图1所示，OPC UA为应用于应用层的通讯协议，其余层次的通讯协议可以如图所示。

本文以智能制造互联互通研究领域的热点技术OPC UA为出发点，对OPC UA技术进行了介绍，包括OPC UA的发展历程及其技术特点；其次讲述了OPC UA信息建模和OPC UA应用的开发流程，介绍了现阶段OPC UA技术在各个领域中的应用情况；然后分析了应用OPC UA技术时存在的问题；最后展望了OPC UA技术相关研究的进展。本文为OPC UA技术的应用和研究提供了参考。

结束语

随着信息时代的到来，人们对信息共享的需求越来越高，也促使着制造工厂向智能制造的方向发展。OPC UA技术作为实现智能制造中互联互通的一个关键技术，对制造现场的多源异构数据，其不仅能够实现高效的传输，还能通过信息建模实现数据语义的统一，进而实现多源异构数据的解析。通过OPC UA技术，来自不同厂家的设备可以通过标准的技术入口直接相互联通，实现即插即用。OPC UA是一种面向未来的工业通信技术，面对当前制造业转型的机遇与挑战，应该对OPC UA技术予以高度重视，关注其应用与发展。