在數字化、信息化、智能化制造的大趨勢下，預測性維護和大數據分析的需求在制造業領域日益增加，車間設備數據采集的重要性也越來越突出。然而，現有的制造設備不能實現自動輸出設備內部狀態信息，容易形成“信息孤島”。赫優訊推出的開放式邊緣云網關產品netPI，是基于多協議芯片和樹莓派架構研發的一款智能邊緣連接設備，凌頂科技自主開發的數采軟件MDC.OPCUA.SERVER，通過Docker進行封裝并集成在netPI中，進而可實現netPI采集CNC數據并進行實時監測管理的智能生產方式。
赫優訊開放式可編程邊緣云網關netPI
netPI基于樹莓派架構平臺，包含原始的Raspberry Pi 3B電路及赫優訊的多協議芯片netX51，可實現從生產網絡中直接獲取數據，并進行可視化管理，實現快速搭建OT和IT數據的“橋梁”，用于安全的實施工業物聯網和工業4.0等邊緣自動化項目。
netPI以“開放式創新”為設計原則，創造項目共享附加值，采用以產品功能主動拓展為基礎的開發環境，客戶根據具體項目決定使用軟件或硬件的形式實現。客戶使用預安裝的Docker下載和操作其他軟件，netPI相當于一個Docker主機，允許用戶在安全的Linux系統上執行自己的應用程序，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的配置。
凌頂科技數采軟件MDC.OPCUA.SERVER
MDC.OPCUA.SERVER數采軟件是凌頂科技自主研發的一款OPCUA服務器，基于物聯網通訊協議OPC UA，支持多種PLC和CNC設備的數據采集，并且采用多線程技術可同時服務于數十臺設備或整條生產線的數據采集。MDC.OPCUA.SERVER的通訊驅動經過精心設計，可實現多變量智能分析合并采樣和高速并發數據吞吐，在SINUMERIK系列CNC上采集設備狀態數據、設備診斷數據、設備運轉數據等40~60的數據變量，可達到2~6ms的高頻采集率。
軟件設計
· 配置netPI
對于netPI的配置，可直接通過設備名稱登錄Edge Gateway Manager，這是一個帶有Tiles的Web界面，用于快速訪問集成在設備中的應用程序或外部網頁。
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，使用者可以通過容器將軟件打包成一個標準化模塊，從而用于開發、交付以及部署。赫優訊已在Dockerhub發布各種容器，用戶可根據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”構成基礎鏡像，并包含了SSH服務器，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等相關應用軟件。使用FTP將MDC.OPCUA.SERVER軟件放到系統的根目錄，并使用授權軟件對其進行授權。
通過“hilschernetpi/netpi-netx-ethernet-lan”將cifx0的實時以太網口更改成一個標準以太網口，與host網絡處于同一網段。
數采平臺
以往的數據采集是基于設備內置的傳感器以及PLC信號點來獲取機床內部數據信息，但無法與CNC在加工過程中產生信息交互，實時檢測和管理生產信息數據。使用集成MDC.OPCUA.SERVER的netPI設備可以通過CNC中的X120、X127、X130（任選其一）標準以太網接口來進行設備數據采集，可進行設備數據的實時訂閱，快速搭建數據采集通道。
以SINUMERIK 840Dsl為例，設置X130端口與cifx0 的網絡處于同一網段，并通過標準以太網進行連接，netPI中的eth0通過標準以太網連接到上層系統，其架構圖如下：
將所需要采集的數據通過config.xml文件進行配置（測試中所采集的數據包含R參數、驅動負載、X機床坐標、Y機床坐標、Z機床坐標、驅動電流），并使用授權后的MDC.OPCUA.SERVER進行執行，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軟件可以實時監測數據的變化，進而可以將所監測到的數據保存在本地數據庫，進行模塊化設計與可視化管理。
總結
綜上，將數采軟件MDC.OPCUA.SERVER集成在Docker中，可實現同時服務于數十臺設備或整條生產線的數據采集。對于應用需求來說，基于赫優訊netPI和凌頂科技的數采技術，可實現CNC數據實時訂閱，并快速搭建數據采集通道。從而幫助生產制造業探索最佳的工藝流程，降低生產成本，提高產品質量。
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