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一、工作简况
1任务来源
项目名称为《木制品表面涂饰设备信息模型规范》,于2022年4月完成标
准草案和编制说明,并于2022年5月提交中国林产工业协会。2022年7月5日
通过立项评审,立项批复林产协标[2022]23号,团标计划编号CNFPIA–2022013。
2制定意义
随着信息变革时代的到来,工业领域信息化竞争日益加剧。智能制造迎来了
全球热潮。面对制造业信息革命带来的机遇与挑战,为紧跟时代发展潮流,抓住
产业变革机遇,中国于2015年发布了《中国制造2025》和《国家智能制造标准
体系建设指南》,重点推进制造装备业向数字化、信息化和智能制造方向发展,
而制造系统内信息的互联互通是实现智能制造的关键基础。
木制品表面涂饰设备的互联互通指在工业网络结构内实现设备与设备之间、
设备与生产管理系统间有效信息共享交互。互联是指采用统一的传输介质、物理
接口和网络总线协议标准,实现系统之间数据的有效传输,针对物理层和数据链
路层;互通面向应用层,是指在同一网络中使用统一的语义互操作标准,设备和
系统能够一致地解析所传输的信息或数据,实现统一的语义互联,进行统一的软
件操作。
目前,木制品表面涂饰数字化车间内设备控制系统基本采用基于实时以太网
的工业控制网络,例如PROFINET、CANopen、EtherCAT等现场总线系统,具
有统一的传输介质、物理接口和MAC层,使得网络具有统一性,从而解决了互
联问题。但这些装备一般都来自不同的厂商,搭载了不同控制系统和现场总线,
因此即使在支持实时以太网的系统中,仍有许多产品或系统存在本质差异,无法
相互兼容;同时,现场总线系统也无法为自身的功能或其他复杂系统的功能提供
语义性的描述。
因此为达到木制品表面涂饰车间网络化、智能化的目的,实现设备间互联互
通和互操作就需要一个完整、准确、有效的共享标准,通过共享标准使得车间内
的所有信息基于一个标准协议,并通过标准化的数据类型、数据内容和数据信息
结构,建立异构网络语义互操作的规范和标准,构建起一个完整、准确、有效的
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设备信息模型,并实现从设备模型到生产线和车间信息模型的继承拓展。
本标准以构建木制品表面涂饰设备的专用信息模型为主要研究内容,为木制
品数字化车间内设备与设备、设备与管理系统间的互联互通和互操作提供标准的
数据类型、数据内容和数据信息结构,从而使得木制品表面涂饰数字化车间内的
应用编程接口、通信协议以及的接口文件格式得到统一,实现异构系统之间的互
联互通与互操作,以降低车间系统架构的复杂性和系统集成难度,进而促进整个
木制品数控设备制造产业升级换代和向数字化、信息化和智能制造方向的发展。
3OPCUA标准在智能制造信息互联互通中的应用现状
OPC统一架构(OPCunifiedarchitecture,简称OPCUA)是OPC基金会创
建的最新一代用于工业通讯的数据交互标准规范,独立于制造商和平台。其使用
了一种优化的基于TCP的二进制协议完成数据交换;另外支持WEB服务和
HTTP,可通过优化的SOAP传输XML,使用通用的80端口来进行数据传输。
由此可见,OPCUA不仅具有在物理层和数据链路层实现通信互联的功能,同时
也具备了将数据上传至Internet的能力。
同时,OPCUA采用基于语义和面向服务的架构,提供面向对象的信息建模
方法,可将一个具体对象所有相关的数值、单位、操作方式、历史等信息以统一
的架构与模式进行标准封装。OPCUA也支持其他组织或供应商在OPCUA基础
或者OPCUA信息模型基础上为特定领域定义专用的信息模型,如此即可实现
在不同领域内的设备底层的数据采集、设备互操作等横向信息集成;并可实现设
备与SCADA、SCADA与MES、设备与云端的垂直信息集成。目前,以OPCUA
标准为代表的标准化信息建模技术在工业装备领域已经有了广泛研究。
OPCUA的开发规范和标准接口的国家标准《OPC统一架构》(8个部分)
(标准号:GB/T33863-2017)已于2018年2月1日正式实施,该标准规定了
OPCUA的地址空间模型、服务、信息模型、数据访问等OPCUA建模的基本架
构及信息模型的映射和封装标准。数字化车间互联网络架构的国家标准《基于
OPCUA的数字化车间互联网络架构》(
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