CN114999262A - 一种基于opc-ua的工业互联网实训系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业互联网实训系统技术领域，尤其涉及一种基于OPC‑UA的工业互联网实训系统，包括总控制系统、至少两个不同的子工业控制系统，所述总控制系统包括总控制输入模块、总线适配器、协议转换模块，各个所述子工业控制系统分别包括工业系统控制器、伺服控制系统、执行机构；所述总控制输入模块，用于输入控制数据；所述协议转换模块，用于将总控制输入模块输入的控制数据转换成OPC‑UA标准数据并将转换成的OPC‑UA标准数据输送给子工业控制系统中的工业系统控制器；本发明能够便于同时对多个工业控制系统进行讲解、训练，能够便于对各个工业控制系统之间的数据交互等相关技术进行讲解、训练，能够更好地满足工业互联网的实训需求。
Description
技术领域：
本发明涉及工业互联网实训系统技术领域，尤其涉及一种基于OPC-UA的工业互联网实训系统。
背景技术：
随着工业互联网技术的快速发展，工业互联网技术在日常生活中应用越来越广泛，为了能够更好地学习、了解工业互联网的相关技术，大多都会通过结合工业互联网实训系统进行讲解、训练。
然而现有的工业互联网实训系统大多功能、结构单一，仅仅只包括单一工业控制系统，且只能对单一工业控制系统进行学习、了解，具有一定的局限性，而在实际运用当中，往往需要学习、了解多个工业控制系统及各个工业控制系统之间的数据交互等相关技术，所以亟需一种能够便于同时对多个工业控制系统、各个工业控制系统之间的数据交互等相关技术进行讲解、训练的工业互联网实训系统。
发明内容：
本发明的目的就是针对现有技术存在的不足而提供一种基于OPC-UA的工业互联网实训系统，能够便于同时对多个工业控制系统进行讲解、训练，能够便于对各个工业控制系统之间的数据交互等相关技术进行讲解、训练，能够更好地满足工业互联网的实训需求。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于OPC-UA的工业互联网实训系统，包括总控制系统、至少两个不同的子工业控制系统，所述总控制系统包括总控制输入模块、总线适配器、协议转换模块，各个所述子工业控制系统分别包括工业系统控制器、伺服控制系统、执行机构，各个所述工业系统控制器分别与其所在的子工业控制系统中的伺服控制系统电连接，各个伺服控制系统分别与其所在的子工业控制系统中的执行机构电连接；所述总控制输入模块，用于输入控制数据；所述协议转换模块，用于将总控制输入模块输入的控制数据转换成OPC-UA标准数据并将转换成的OPC-UA标准数据输送给子工业控制系统中的工业系统控制器。
对上述方案的进一步改进为，所述子工业控制系统为EtherCAT工业控制系统或PROFINET工业控制系统或Sercos III工业控制系统或POWERLINK工业控制系统。
对上述方案的进一步改进为，所述子工业控制系统有四个，四个子工业控制系统分别为EtherCAT工业控制系统、PROFINET工业控制系统、Sercos III工业控制系统、POWERLINK工业控制系统。
对上述方案的进一步改进为，所述EtherCAT工业控制系统中的工业系统控制器为CODESYS控制器，EtherCAT工业控制系统中的伺服控制系统包括三个220V伺服驱动器，EtherCAT工业控制系统中的执行机构包括三个滑轨模组。
对上述方案的进一步改进为，所述EtherCAT工业控制系统还包括EtherCAT通讯远程IO模块。
对上述方案的进一步改进为，所述PROFINET工业控制系统中的工业系统控制器为西门子PLC控制器，PROFINET工业控制系统中的伺服控制系统包括两个PROFINET伺服驱动器，PROFINET工业控制系统中的执行机构包括两个滑轨模组。
对上述方案的进一步改进为，所述PROFINET工业控制系统还包括PROFINET通讯远程IO模块。
对上述方案的进一步改进为，所述PROFINET工业控制系统还包括西门子交换机。
对上述方案的进一步改进为，所述Sercos III工业控制系统中的工业系统控制器为施耐德控制器，Sercos III工业控制系统中的伺服控制系统包括一个CanOpe伺服驱动器，Sercos III工业控制系统中的执行机构包括一个滑轨模组。
对上述方案的进一步改进为，所述POWERLINK工业控制系统中的工业系统控制器为贝加莱控制器，POWERLINK工业控制系统中的伺服控制系统包括三个POWERLINK伺服驱动器，POWERLINK工业控制系统中的执行机构包括三个旋转模组。
本发明有益效果在于：本发明提供的一种基于OPC-UA的工业互联网实训系统，包括总控制系统、至少两个不同的子工业控制系统，所述总控制系统包括总控制输入模块、总线适配器、协议转换模块，各个所述子工业控制系统分别包括工业系统控制器、伺服控制系统、执行机构，各个所述工业系统控制器分别与其所在的子工业控制系统中的伺服控制系统电连接，各个伺服控制系统分别与其所在的子工业控制系统中的执行机构电连接；所述总控制输入模块，用于输入控制数据；所述协议转换模块，用于将总控制输入模块输入的控制数据转换成OPC-UA标准数据并将转换成的OPC-UA标准数据输送给子工业控制系统中的工业系统控制器；
相较于现有的传统工业互联网实训系统，本发明包括至少两个不同的子工业控制系统，通过各个不同的子工业控制系统能够便于对各个不同的子工业控制系统进行讲解、训练，从而能够便于同时对多个工业控制系统进行讲解、训练，以便能够同时对多个工业控制系统进行学习、了解，通过协议转换模块能够将总控制输入模块输入的控制数据转换成OPC-UA标准数据并将转换成的OPC-UA标准数据输送给子工业控制系统中的工业系统控制器，从而能够便于对各个工业控制系统之间的数据交互等相关技术进行讲解、训练，以便能够学习、了解各个工业控制系统之间的数据交互等相关技术，能够更好地满足工业互联网的实训需求。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
附图标记说明：总控制系统1、总控制输入模块11、总线适配器12、协议转换模块13、EtherCAT工业控制系统2、CODESYS控制器21、220V伺服驱动器22、滑轨模组23、EtherCAT通讯远程IO模块24、PROFINET工业控制系统3、西门子PLC控制器31、PROFINET伺服驱动器32、PROFINET通讯远程IO模块33、西门子交换机34、Sercos III工业控制系统4、施耐德控制器41、CanOpe伺服驱动器42、POWERLINK工业控制系统5、贝加莱控制器51、POWERLINK伺服驱动器52、旋转模组53。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明，如图1所示，本发明包括总控制系统1、至少两个不同的子工业控制系统，所述总控制系统1包括总控制输入模块11、总线适配器12、协议转换模块13，各个所述子工业控制系统分别包括工业系统控制器、伺服控制系统、执行机构，各个所述工业系统控制器分别与其所在的子工业控制系统中的伺服控制系统电连接，各个伺服控制系统分别与其所在的子工业控制系统中的执行机构电连接；所述总控制输入模块11，用于输入控制数据；所述协议转换模块13，用于将总控制输入模块11输入的控制数据转换成OPC-UA标准数据并将转换成的OPC-UA标准数据输送给子工业控制系统中的工业系统控制器；相较于现有的传统工业互联网实训系统，本发明包括至少两个不同的子工业控制系统，通过各个不同的子工业控制系统能够便于对各个不同的子工业控制系统进行讲解、训练，从而能够便于同时对多个工业控制系统进行讲解、训练，以便能够同时对多个工业控制系统进行学习、了解，通过协议转换模块13能够将总控制输入模块11输入的控制数据转换成OPC-UA标准数据并将转换成的OPC-UA标准数据输送给子工业控制系统中的工业系统控制器，从而能够便于对各个工业控制系统之间的数据交互等相关技术进行讲解、训练，以便能够学习、了解各个工业控制系统之间的数据交互等相关技术，能够更好地满足工业互联网的实训需求。
本发明的子工业控制系统为EtherCAT工业控制系统2或PROFINET工业控制系统3或Sercos III工业控制系统4或POWERLINK工业控制系统5。
本实施例中的子工业控制系统优选有四个，四个子工业控制系统分别为EtherCAT工业控制系统2、PROFINET工业控制系统3、Sercos III工业控制系统4、POWERLINK工业控制系统5；本发明所提供的工业互联网实训系统可以同时用于对EtherCAT工业控制系统2、PROFINET工业控制系统3、Sercos III工业控制系统4及POWERLINK工业控制系统5进行讲解、训练，以便能够对EtherCAT工业控制系统2、PROFINET工业控制系统3、Sercos III工业控制系统4及POWERLINK工业控制系统5进行学习、了解。
EtherCAT工业控制系统2中的工业系统控制器为CODESYS控制器21，EtherCAT工业控制系统2中的伺服控制系统包括三个220V伺服驱动器22，EtherCAT工业控制系统2中的执行机构包括三个滑轨模组23；通过EtherCAT工业控制系统2该部分能够用于学习、了解支持基于EtherCAT工业控制系统2的控制系统编程，通过EtherCAT工业控制系统2中的三个滑轨模组23能够用于模拟三轴数控加工系统，从而能够用于学习、了解三轴数控加工系统的相关技术。
EtherCAT工业控制系统2还包括EtherCAT通讯远程IO模块24，通过EtherCAT通讯远程IO模块24能够实现远程控制输入或输出，从而能够用于学习、了解EtherCAT工业控制系统2的远程控制等相关技术。
PROFINET工业控制系统3中的工业系统控制器为西门子PLC控制器31，PROFINET工业控制系统3中的伺服控制系统包括两个PROFINET伺服驱动器32，PROFINET工业控制系统3中的执行机构包括两个滑轨模组23；通过PROFINET工业控制系统3该部分能够用于学习、了解支持基于PROFINET工业控制系统3的控制系统编程，通过PROFINET工业控制系统3中的两个滑轨模组23能够用于模拟双轴上料机器手，从而能够用于学习、了解双轴上料机器手的相关技术。
PROFINET工业控制系统3还包括PROFINET通讯远程IO模块33，通过PROFINET通讯远程IO模块33能够实现远程控制输入或输出，从而能够用于学习、了解PROFINET工业控制系统3的远程控制等相关技术。
PROFINET工业控制系统3还包括西门子交换机34，通过西门子交换机34能够用于学习、了解数据交换、构建不同拓扑网络、划分虚拟局域网等相关技术，能够进一步丰富实训内容，实用性更强。
Sercos III工业控制系统4中的工业系统控制器为施耐德控制器41，Sercos III工业控制系统4中的伺服控制系统包括一个CanOpe伺服驱动器42，Sercos III工业控制系统4中的执行机构包括一个滑轨模组23；通过Sercos III工业控制系统4该部分能够用于学习、了解支持基于Sercos III工业控制系统4的控制系统编程，通过Sercos III工业控制系统4中的一个滑轨模组23能够用于模拟单轴冲压机，从而能够用于学习、了解单轴冲压机的相关技术。
POWERLINK工业控制系统5中的工业系统控制器为贝加莱控制器51，POWERLINK工业控制系统5中的伺服控制系统包括三个POWERLINK伺服驱动器52，POWERLINK工业控制系统5中的执行机构包括三个旋转模组53；通过POWERLINK工业控制系统5该部分能够用于学习、了解支持基于POWERLINK工业控制系统5的控制系统编程，通过POWERLINK工业控制系统5中的三个旋转模组53能够用于模拟Delta机器人关节，从而能够用于学习、了解Delta机器人关节的相关技术。
工作原理：
本发明通过总线适配器12分别与各个子工业控制系统中的工业系统控制器、伺服控制系统、执行机构等进行连接；本发明通过协议转换模块13能够将总控制输入模块11输入的控制数据转换成OPC-UA标准数据并将转换成的OPC-UA标准数据输送给子工业控制系统中的工业系统控制器；相较于现有的传统工业互联网实训系统，本发明能够用于：1、根据单位需求，调研同类产品设计方案，归纳总结优缺点、利益点；2、研究用于支持基于EtherCAT工业控制系统2、PROFINET工业控制系统3、Sercos III工业控制系统4、POWERLINK工业控制系统5等不同协议的智能装备的控制系统编程；3、研究逻辑控制、运动控制、CNC加工、机器人、HMI、SCADA等不同功能、不同应用场景和不同行业的编程；4、研究与不同通讯协议的PLC或工业控制器去进行连接和控制；5、研究通过OPC-UA在场景中进行数据交互和信号控制；6、研究OPC-UA的设置与连接、Feeder的OPC-UA应用、ASRS立体仓库的OPC-UA应用、Conveyor的OPC-UA应用、Python的脚本编写；本发明能够通过OPC-UA协议打通不同通讯协议器件和工厂设备间的数据交互，并远程实现规定的动作控制，解决工业大数据采集难题，通过虚实结合模拟相应工作系统的控制，能够便于同时对多个工业控制系统进行讲解、训练，能够便于对各个工业控制系统之间的数据交互等相关技术进行讲解、训练，能够更好地满足工业互联网的实训需求。
当然，以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (10)
1.一种基于OPC-UA的工业互联网实训系统，其特征在于：包括总控制系统(1)、至少两个不同的子工业控制系统，所述总控制系统(1)包括总控制输入模块(11)、总线适配器(12)、协议转换模块(13)，各个所述子工业控制系统分别包括工业系统控制器、伺服控制系统、执行机构，各个所述工业系统控制器分别与其所在的子工业控制系统中的伺服控制系统电连接，各个伺服控制系统分别与其所在的子工业控制系统中的执行机构电连接；所述总控制输入模块(11)，用于输入控制数据；所述协议转换模块(13)，用于将总控制输入模块(11)输入的控制数据转换成OPC-UA标准数据并将转换成的OPC-UA标准数据输送给子工业控制系统中的工业系统控制器。
2.根据权利要求1所述的一种基于OPC-UA的工业互联网实训系统，其特征在于：所述子工业控制系统为EtherCAT工业控制系统(2)或PROFINET工业控制系统(3)或Sercos III工业控制系统(4)或POWERLINK工业控制系统(5)。
3.根据权利要求1所述的一种基于OPC-UA的工业互联网实训系统，其特征在于：所述子工业控制系统有四个，四个子工业控制系统分别为EtherCAT工业控制系统(2)、PROFINET工业控制系统(3)、Sercos III工业控制系统(4)、POWERLINK工业控制系统(5)。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于OPC-UA的工业互联网实训系统，其特征在于：所述EtherCAT工业控制系统(2)中的工业系统控制器为CODESYS控制器(21)，EtherCAT工业控制系统(2)中的伺服控制系统包括三个220V伺服驱动器(22)，EtherCAT工业控制系统(2)中的执行机构包括三个滑轨模组(23)。
5.根据权利要求2或3所述的一种基于OPC-UA的工业互联网实训系统，其特征在于：所述EtherCAT工业控制系统(2)还包括EtherCAT通讯远程IO模块(24)。
6.根据权利要求2或3所述的一种基于OPC-UA的工业互联网实训系统，其特征在于：所述PROFINET工业控制系统(3)中的工业系统控制器为西门子PLC控制器(31)，PROFINET工业控制系统(3)中的伺服控制系统包括两个PROFINET伺服驱动器(32)，PROFINET工业控制系统(3)中的执行机构包括两个滑轨模组(23)。
7.根据权利要求2或3所述的一种基于OPC-UA的工业互联网实训系统，其特征在于：所述PROFINET工业控制系统(3)还包括PROFINET通讯远程IO模块(33)。
8.根据权利要求2或3所述的一种基于OPC-UA的工业互联网实训系统，其特征在于：所述PROFINET工业控制系统(3)还包括西门子交换机(34)。
9.根据权利要求2或3所述的一种基于OPC-UA的工业互联网实训系统，其特征在于：所述Sercos III工业控制系统(4)中的工业系统控制器为施耐德控制器(41)，Sercos III工业控制系统(4)中的伺服控制系统包括一个CanOpe伺服驱动器(42)，Sercos III工业控制系统(4)中的执行机构包括一个滑轨模组(23)。
10.根据权利要求2或3所述的一种基于OPC-UA的工业互联网实训系统，其特征在于：所述POWERLINK工业控制系统(5)中的工业系统控制器为贝加莱控制器(51)，POWERLINK工业控制系统(5)中的伺服控制系统包括三个POWERLINK伺服驱动器(52)，POWERLINK工业控制系统(5)中的执行机构包括三个旋转模组(53)。
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