基于MTConnect的数控装备建模标准化及互联互通互操作实现研究

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车间现场普通存在控制系统异构、数据规范不统一、车间协议多样、设备集成成本高等问题,且行业内缺少数控装备集成与互联互通互操作实施的相关标准与体系,一直制约着国内智能制造的推广和实施。为此,本文分析数控装备信息模型、互联互通互操作相关协议及MTConnect技术的发展现状,并采用MTConnect协议作为数控装备集成与互联互通互操作的协议基础,开展基于MTConnect协议的制造业数控装备描述信息模型标准化和设备间及设备与上层系统之间通畅的互联互通及互操作完整解决方案的研究。(1)基于MTConnect的数控装备互联互通互操作技术架构研究。分析MTConnect协议的基本架构和设备描述方法及数控装备互联互通互操作实现的阶段与目标,提出了基于MTConnect的数控装备互联互通互操作技术架构,包含4个基本模块及2个关键技术:设备、组网设施、协议集成层、应用层、数控装备标准化信息模型建模技术、互联互通互操作实现技术,支持实现语义一致且低成本、低难度的数控装备集成、数据共享及安全互操作。(2)基于MTConnect的数控装备信息模型标准化方法研究。通过建立数控装备信息描述语义和向MTConnect信息模型映射的规则,并明确装备的建模的流程和基于XML的设备描述方法,实现了装备信息模型的标准化和解析方式的一致性,为屏蔽异构装备源数据的实现提供标准化数据描述模板支持。(3)数控装备互联互通及互操作中间件设计及配套方法研究。设计了一种可配置且集成Agent的互联互通互操作中间件,并提出了各模块的实现技术和方法,集成化的中间件具备采集协议自适配、数据获取与缓存、源数据集成、Socket通讯、互操作交互等功能;针对不同类型的通讯协议和接口,建立仅含PLC通讯接口、具备以太网口、采用串口通讯的三类数控装备与中间件的集成策略;分析装备互联互通互操作过程中装备和上层系统与中间件的交互流程和逻辑,提出基于HTTP协议的应用层数据获取方法和基于Interface组件的数控装备互操作实现方法,明确了数据获取和互操作设计的实现方法和流程。(4)设计互联互通互操作试验验证平台,并使用文中提出的架构、方法、技术进行部署,结果验证采用一致的方式可以高效、准确地获取设备生产运行数据和进行互操作设计,证实相关方法的可行性和有效性。
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