助力设备制造商实现数字化转型

文/本刊编辑（原文来自贝加莱）

实现数字化转型是制造企业更好地迎接未来挑战的必然选择。而来自奥地利的贝加莱能够为制造企业提供完整的自动化解决方案，助力其实现数字化转型、走在技术前沿。

塑料行业中的数字化应用，其目的是生产得以优化以及更具个性化。这其中，状态监测、即插即用与优化是非常重要的3个要素。另外，还要满足工厂通用的几个需求，包括：采用简单方式即可实现全厂设备的集成；安全的IT数据访问；设备与工厂的数据结构化；高效的设备与生产线重组。

基于直接的方法调用，实现SoA是信息系统集成的关键，且语义的定义必须独立于制造商，否则，工厂的IT（信息技术）与OT（运营技术）集成、实现即插即用的生产组织将遥遥无期，而所谓的数字化转型、智能制造升级也是空谈。

OPC UA是安全、可靠且独立于厂商的通信解决方案，可以实现跨平台的语义互操作以及信息模型的构建，让IT访问OT变得简单。基于OPC UA的垂直行业信息模型（如Euromap）能为塑料工厂提供集成的解决方案。

信息模型：数字化的基础

图1 信息模型

OPC UA是解决工厂语义互联的关键，其重要意义在于必须通过语义互操作来实现对不同厂商的设备的数据结构化访问。另一方面，OPC UA也要解决信息模型（如图1所示）的问题，这样才能让“即插即用”和高速的生产重组得以实现。

图2所示为OPC UA的信息交互架构。在OPC UA 服务器上的地址空间里包括了信息的基本模型并由客户端来访问，支持请求-应答机制、Pub/Sub和订阅/通知形式的数据交互机制，其数据传输支持TCP/UDP等。

OPC UA采用SoA的架构设计，包含了多种数据服务功能，这些功能为数据交互提供了基础功能性保障。

OPC UA与Euromap

图2 OPC UA信息交互架构

不同的行业对于信息模型的构建也是不同的。例如，塑料行业通常需要模具、加热温区、注塑机与机械手的配合；制药行业可能关注数据的可追溯性（FDA Gamp电子签名认证）；印刷行业则考虑装订的尺寸、折页配页以及颜色的管理等。

如今的塑料行业已经有了用于注塑设备与机械手等辅机的沟通标准如Euromap 63/77等，还包括27的物理连接接口，以及符合未来发展的基于TSN的通信。

图3 基于Euromap的塑料工厂集成

图3是采用OPC UA的Euromap模型。基本模型、设备模型（模具、驱动等）、作业单以及数据服务集等信息，通过这些信息上位的管理系统可以全局地把握注塑机的运行情况，并进行可视化的配置以及交互式的生产线调整。

图4 展示了采用Euromap 77实现的在注塑机（IMM）和制造执行系统（MES）之间的数据交互。MES用于采集来自注塑机的信息，旨在更轻松地实现质量保障、作业和数据集的管理。Euromap 77的目标在于提供一个唯一的接口，用于衔接IMM和MES系统。这一技术涵盖了以下功能：

1.关于注塑机的通用信息（制造商、型号和序列号等）、当前配置和IMM状态（包括模具、注射单元、功率单元以及在机器上的日志变更）。

2.作业管理：机器运行期间的作业信息、生产循环的参数以及从MES到IMM的传送作业信息和启动生产的方法。

3.数据集管理：IMM存储相关配置的信息叫数据集，这些数据包括了与IMM相关的额定工艺参数（时间、温度和压力）以及安装的机械手系统。Euromap 77.2允许信息在IMM和MES之间进行传输，用于构建一个数据集知识库。图5所示是工业4.0针对整个数字工厂的信息管理壳规范，也采用OPC

UA进行传输。

贝加莱与Euromap

Euromap是由欧洲的注塑机制造企业共同构建的，VDMA在 其中扮演了非常重要的协调角色。贝加莱是Euromap的积极推动者，并在Euromap的标准制定过程中发挥了核心作用（如图6所示）。

贝加莱的各个控制器均可实现OPC UA的通信互联，包括在Automation Studio中集成了Euromap接口的开发模块，使得注塑机厂商可以轻松实现OPC UA以及Euromap的连接开发。

数字化注塑工厂架构设计

图4 基于Euromap77的注塑机与MES系统的互联

图5 采用OPC UA的信息管理壳规范

图6 Euromap 79工作组会议在贝加莱总部召开

针对塑料工厂，贝加莱能提供工业互联网连接方案，包括：

1.对于标准的注塑机控制器，都有OPC UA Server以及支持Euromap的规范，并以软件配置的形式供用户简单设置应用于互联。

2.针对旧设备与新设备的混合生产线，通过OrangeBox来实现产线的互联。

3.对于整个工厂，采用APROL作为统一的数据交互平台，对数据采集、集合和预处理，然后通过标准的MQTT、AMQP等方式与云、雾计算平台连接。

贝加莱是一个总部位于奥地利并拥有遍布全球分支机构的创新驱动型自动化企业。2017年7月，贝加莱成为ABB集团的一个业务单元。作为全球工业自动化领域的领导者，贝加莱融合了前沿技术与先进的工程能力，能为各个产业的客户提供机器与工厂自动化、运动控制、HMI以及集成安全技术的完整解决方案。通过工业物联网通信标准如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY，以及贝加莱强大的Automation Studio软件开发环境，该公司不断重新定义自动化工程的未来。贝加莱将保持持续的创新精神，为客户提供更为简化以及超出预期的工业自动化领域前沿技术与方案。