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）

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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 Pro⁃cess 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；……