在數(shù)字化、信息化、智能化制造的大趨勢下，預(yù)測性維護和大數(shù)據(jù)分析的需求在制造業(yè)領(lǐng)域日益增加，車間設(shè)備數(shù)據(jù)采集的重要性也越來越突出。然而，現(xiàn)有的制造設(shè)備不能實現(xiàn)自動輸出設(shè)備內(nèi)部狀態(tài)信息，容易形成“信息孤島”。赫優(yōu)訊推出的開放式邊緣云網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品netPI，是基于多協(xié)議芯片和樹莓派架構(gòu)研發(fā)的一款智能邊緣連接設(shè)備，凌頂科技自主開發(fā)的數(shù)采軟件MDC.OPCUA.SERVER，通過Docker進行封裝并集成在netPI中，進而可實現(xiàn)netPI采集CNC數(shù)據(jù)并進行實時監(jiān)測管理的智能生產(chǎn)方式。
赫優(yōu)訊開放式可編程邊緣云網(wǎng)關(guān)netPI
netPI基于樹莓派架構(gòu)平臺，包含原始的Raspberry Pi 3B電路及赫優(yōu)訊的多協(xié)議芯片netX51，可實現(xiàn)從生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中直接獲取數(shù)據(jù)，并進行可視化管理，實現(xiàn)快速搭建OT和IT數(shù)據(jù)的“橋梁”，用于安全的實施工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0等邊緣自動化項目。
netPI以“開放式創(chuàng)新”為設(shè)計原則，創(chuàng)造項目共享附加值，采用以產(chǎn)品功能主動拓展為基礎(chǔ)的開發(fā)環(huán)境，客戶根據(jù)具體項目決定使用軟件或硬件的形式實現(xiàn)�？蛻羰褂妙A(yù)安裝的Docker下載和操作其他軟件，netPI相當(dāng)于一個Docker主機，允許用戶在安全的Linux系統(tǒng)上執(zhí)行自己的應(yīng)用程序，同時保留所有的保護機制。為了便于板載Docket管理，netPI將Docker Web Portainer.io作為用戶的前端訪問界面，用戶可直接通過界面直接進行相應(yīng)的配置。
凌頂科技數(shù)采軟件MDC.OPCUA.SERVER
MDC.OPCUA.SERVER數(shù)采軟件是凌頂科技自主研發(fā)的一款OPCUA服務(wù)器，基于物聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議OPC UA，支持多種PLC和CNC設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，并且采用多線程技術(shù)可同時服務(wù)于數(shù)十臺設(shè)備或整條生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)采集。MDC.OPCUA.SERVER的通訊驅(qū)動經(jīng)過精心設(shè)計，可實現(xiàn)多變量智能分析合并采樣和高速并發(fā)數(shù)據(jù)吞吐，在SINUMERIK系列CNC上采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)備診斷數(shù)據(jù)、設(shè)備運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)等40~60的數(shù)據(jù)變量，可達到2~6ms的高頻采集率。
軟件設(shè)計
· 配置netPI
對于netPI的配置，可直接通過設(shè)備名稱登錄Edge Gateway Manager，這是一個帶有Tiles的Web界面，用于快速訪問集成在設(shè)備中的應(yīng)用程序或外部網(wǎng)頁。
進入Edge Gateway Manager界面之后，激活Docker并訪問Portainer.io，Docker是一個開源的容器技術(shù)，使用者可以通過容器將軟件打包成一個標(biāo)準化模塊，從而用于開發(fā)、交付以及部署。赫優(yōu)訊已在Dockerhub發(fā)布各種容器，用戶可根據(jù)自己的需求自行安裝。
為了方便之后能夠在終端界面進行測試，選用了“hilschernetpi/netpi-raspbian”，該容器由“balenalib/armv7hf-debian:buster”構(gòu)成基礎(chǔ)鏡像，并包含了SSH服務(wù)器，再啟動容器后，可以通過第三方軟件putty來進行訪問。
· 集成MDC.OPCUA.SERVER
安裝好終端鏡像可以對其他基礎(chǔ)鏡像先做源的更新，并通過終端安裝Mariadb、Node-RED、ftp、vim、net-tools等相關(guān)應(yīng)用軟件。使用FTP將MDC.OPCUA.SERVER軟件放到系統(tǒng)的根目錄，并使用授權(quán)軟件對其進行授權(quán)。
通過“hilschernetpi/netpi-netx-ethernet-lan”將cifx0的實時以太網(wǎng)口更改成一個標(biāo)準以太網(wǎng)口，與host網(wǎng)絡(luò)處于同一網(wǎng)段。
數(shù)采平臺
以往的數(shù)據(jù)采集是基于設(shè)備內(nèi)置的傳感器以及PLC信號點來獲取機床內(nèi)部數(shù)據(jù)信息，但無法與CNC在加工過程中產(chǎn)生信息交互，實時檢測和管理生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)。使用集成MDC.OPCUA.SERVER的netPI設(shè)備可以通過CNC中的X120、X127、X130（任選其一）標(biāo)準以太網(wǎng)接口來進行設(shè)備數(shù)據(jù)采集，可進行設(shè)備數(shù)據(jù)的實時訂閱，快速搭建數(shù)據(jù)采集通道。
以SINUMERIK 840Dsl為例，設(shè)置X130端口與cifx0 的網(wǎng)絡(luò)處于同一網(wǎng)段，并通過標(biāo)準以太網(wǎng)進行連接，netPI中的eth0通過標(biāo)準以太網(wǎng)連接到上層系統(tǒng)，其架構(gòu)圖如下：
將所需要采集的數(shù)據(jù)通過config.xml文件進行配置（測試中所采集的數(shù)據(jù)包含R參數(shù)、驅(qū)動負載、X機床坐標(biāo)、Y機床坐標(biāo)、Z機床坐標(biāo)、驅(qū)動電流），并使用授權(quán)后的MDC.OPCUA.SERVER進行執(zhí)行，可通過終端看到如下信息：
MDC.OPCUA.SERVER默認開放4840端口，通過OPC UA Client軟件可以實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化，進而可以將所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)保存在本地數(shù)據(jù)庫，進行模塊化設(shè)計與可視化管理。
總結(jié)
綜上，將數(shù)采軟件MDC.OPCUA.SERVER集成在Docker中，可實現(xiàn)同時服務(wù)于數(shù)十臺設(shè)備或整條生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)采集。對于應(yīng)用需求來說，基于赫優(yōu)訊netPI和凌頂科技的數(shù)采技術(shù)，可實現(xiàn)CNC數(shù)據(jù)實時訂閱，并快速搭建數(shù)據(jù)采集通道。從而幫助生產(chǎn)制造業(yè)探索最佳的工藝流程，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
