[发明专利]一种基于OPC UA的工业网络设备信息集成系统和方法

说明书

本发明公开了一种基于OPC UA的工业网络设备信息集成系统和方法，涉及工业网络技术领域，包括信息控制层，信息集成层，现场设备层；所述信息控制层对网络设备集成信息进行调用，向网络控制端发送相应的控制指令；所述信息集成层对现场设备进行信息收集和信息分类分层；所述信息集成层还负责网络设备状态的更新检测，周期性更新集成信息数据库；所述现场设备层包含生产现场各类产线终端设备与其它网络基础设备设备间通过工业通信网络进行数据互联。本发明的目的为设计基于一套工业网络设备信息集成方案，解决工业网络设备信息多元化、互通难的问题，并保障信息集成方案的可兼容性，满足大规模复杂工业网络的高效信息集成需求。

技术领域

本发明涉及工业网络技术领域，尤其涉及一种基于OPC UA的工业网络设备信息集成系统和方法。

背景技术

随着智能制造概念的逐渐深化与智能工厂的不断发展，工业制造领域倾向于以高度柔性与集成的方式实现大规模工业生产，其中生产流程全要素互联成为了高效制造与统一管控的关键。但在我国由传统工业向智能化生产转型的过程中，新旧工业设备接口不兼容以及生产流程固化难以调整，带来了生产数据互异与生产信息互斥等问题。在复杂的工业生产场景下，这些多元化的异构网络设备为生产数据互联互通带来了阻碍，各式各样的产线终端设备和中间网络设备导致网络配置流程繁杂、设备间合作和信息共享困难，充分说明了大规模工业生产流程下异构网络设备信息集成的必要性。

为实现智能工厂柔性生产中设备的统一化管控和语义互操作，支持复杂生产场景下的全要素互联，需要一套灵活高效的信息集成方案，支持跨平台、跨网络的异构设备信息标准化，从而促进便捷化的网络管理和设备操作，提高工业服务的兼容性和多样性，也为智能工厂上层建筑提供基础支撑。

OPC UA(OPC Unified Architecture,开放平台通信统一体系架构)拓展了传统OPC的应用平台，定义了统一数据和服务模型，是一种基于服务的、跨平台的解决方案。它作为我国制造2025的信息集成推荐技术标准，拥有成熟的技术生态环境，具备平台独立性与可拓展性等优点，支持各类工业设备的信息标准化操作，因此成为工业生产中信息集成技术的首选。

经检索调研，国内专利申请号为201811024091.7的名称为“一种基于OPC UA的信息集成系统与方法”专利，通过OPC UA服务器对各PLC设备信息的存储，控制层采用OPC UA标准对OPC UA服务器进行访问，实现对多元异构设备的信息集成，但其仅面向车间PLC控制器，缺乏泛用性和灵活性，不支持大规模的复杂异构网络场景；国内专利申请号为202010839045.3的名称为“基于设备组件模块的OPC UA信息建模方法及装置”专利，依据OPC UA建模规范分析设备运行原理并划分设备的物理组件结构，使其能够全面真实地反映设备信息，从而准确构建设备信息模型，但其主要关注于设备信息建模过程，对整体工业生产系统中的各类设备信息集成方式与方法没有详细刻画；国内专利申请号为202110183591.0的名称为“一种基于OPC UA的柔性制造产线的设备远程配置系统与方法”专利，以OPC UA作为配置系统的核心架构，在数据层面统一信息模型和操作方式，并利用OPC UA的信息模型和通信方式实现信息的双向传输，但其仅针对于柔性制造产线的终端生产设备，对工业生产环境下各类网络设备的信息集成不提供技术支持，拥有一定的局限性；国内专利申请号为202010496813.X的名称为“一种基于OPC UA的产线边缘设备纵向集成网关及其实现方法”专利，基于OPC UA对产线边缘设备进行信息建模，将模型节点与底层数据、接口进行关联映射，从而统一设备数据接口，但其仅利用OPC UA实现了产线边缘设备的信息管理与数据传输，未对整体工业网络进行进一步的信息集成与拓扑分析，无法实现对大规模工业网络设备的高效管控。

因此，本领域的技术人员致力于设计一种基于一套工业网络设备信息集成方案，解决工业网络设备信息多元化、互通难的问题，并保障信息集成方案的可兼容性，满足大规模复杂工业网络的高效信息集成需求。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题主要有以下几点：