1、背景说明

互联互通是智能工厂/数字化车间的基本要求，然而由于工业现场设备通信接口多样、协议众多，这为现场数据的集成与互联互通增加了难度。

仪综所工业通信与集成技术团队于2018年承担了北京市科委《智能工厂互联互通关键技术和工业互联网设备研究》项目，研制了基于OPC UA的嵌入式多协议智能网关一套，包括嵌入式数据采集模块（硬件、嵌入式软件）以及相配套的配置软件，可以实现工业设备现场数据的实时采集，并通过OPC UA实现底层设备与上层信息系统的集成与互联互通，运行机制如下图所示：

图1多协议智能网关运行机制

数据采集模块提供RS232、RS485、RJ45等常用物理接口，可挂载不同通信协议的PLC设备，如西门子PLC、欧姆龙PLC，三菱FX系列PLC，支持Modbus RTU等通用总线设备，同时可以快速完成工业协议的配置、驱动开发，最终将各种工业协议传输的数据映射到OPC UA地址空间，并对外提供OPCUA统一服务接口。配置软件用于配置所连接现场设备与OPC UA的映射关系。

2、功能介绍

• 数据采集模块

数据采集模块如下图所示。

图2数据采集模块

• 硬件主要功能
• 主频500MHZ，内存256M字节，flash大小256M，支持外扩存储。
• 4路485接口，2路网络接口，运行指示灯，看门狗。
• 通过EMC测试。
• 支持的接入协议
• 支持西门子S7-400/300/200、S7-1500/1200 PLC，欧姆龙PLC，三菱FX3U等工业现场常见PLC通信；
• 支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC101、IEC104、PROFIBUS、HART等工业总线；
• 支持MS SQL、My SQL 2种典型数据库访问；
• 支持的输出协议
• 对外提供OPC UA标准接口；
• 对外提供MQTT标准接口；
• 其它关键功能
• 支持5G的通信；
• 支持IPv6的数据通信；
• 支持通信优先级及PUB/SUB通信机制；
• 支持边缘处理；
• 支持云端协同；
• 配置软件

配置软件支持统一可扩展的配置模型，可通过友好界面修改“通道（协议）、设备、测点”三级配置参数，分别完成不同工业总线（协议）的参数配置、总线下不同设备的通信参数配置，以及设备包含的不同测点数据类型、偏移地址及OPCUA节点参数的配置，这极大方便了用户快速开发新的数据采集驱动。

图3配置软件运行界面

3、实施效果

嵌入式OPC UA多协议智能网关可以应用在离散与流程等各个行业，为制造装备、产线等实现工业4.0时代下的互联互通管理壳，可以为透明工厂、数字孪生等应用提供支撑，目前已经在江苏兴澄钢铁有限公司等单位进行了现场应用。