工业4.0 资产管理壳学习笔记（ 4） OPCUA 构建资产管理壳

Posted 2022-10-04 姚家湾

      工业4.0的管理壳AAS 包括了所有技术信息，它们可以通过AASX Package Explorer 软件打包成为一个XXXX.AASX 文件，这个文件可以存储在数据库中，也在网络上传递。AAS 模型中的信息包括了两个部分：

1.      设计过程中使用的文档，例如 各种CAD 图纸，技术文档等等
2.      运行时使用的信息，例如设备的设置参数，运行状态信息，运行操作
3.     设备维修和维护手册等等。

        第（1） 和第（3） 项的信息是可以在设计和维护工程师之间以文件的形式传递，或者通过数据库在线浏览和修改。而（2） 项内容是要实际放置到设备，或者仿真系统中，通过运行时协同操作的。OPCUA 是构建设备中AAS 的最佳选择。如此一来，就能够使用OPC UA 协议实现AAS 的交互和控制。

OPC UA 基金会于2021 年6 月 4日 发布了OPC 30270: OPC UA for Asset Administration Shell (AAS)

      该文件详细地规范了OPC UA 对AAS 的支持。为了详细地学习AAS 以及OPC UA 对AAS 的支持，本人尝试使用OPC UA 的构建工具 UaModeler ， AASX Package Explorer来构建AAS 的OPCUA 模型。本博文记录我学习的过程，供读者分享。

AAS 的基本结构

从网络上下载了一些AASX ，使用AASX Package Explorer打开后，呈现如下：

 

我们看到，AAS 的基本结构由下面几个重要的元素构成：

AAS 管理壳类型

        SM 子模型

                  SMC 子模型集（Sub Model Collection）

                 Prop  AAS 属性

        在OPCUA 信息模型表达AAS 时，上面的这些AAS原模型都是OPC UA 的Object 。内部包含了其它AAS 类型或者OPCUA的基本类型。我们以AASProperty 为例：

 

 这就是OPC UA的基本方式。

实例

   使用的软件工具：UaModeler ， AASX Package Explorer，VS Code

下载OPCUA for AAS 的nodeSet：Opc.Ua.I4AAS.NodeSet2。

在UaModeler 新建项目时选择 Opc.Ua.I4AAS.NodeSet2      

       AAS 的内容大多数比较繁多。手工建模相当辛苦，为了说明问题，我只是构建一个简单的控制器的管理壳，它本身没有什么意义 。

   值得注意的是，AAS 中的内容也没有一定之规。一个AAS 中包括多少SubModel，每个SM 起什么名称，不同的AAS有所不同，只有一些习俗而已，也可以在dictionary中语义规范，比如Document，Nameplate，Identification。

它的AAS 包括如下几个SubAAS

命名子模型

标识子模型

Document 子模型

该子模型中包含了技术文档，这里是编程和操作手册。

 

CAD子模型

Parameter_Set 子模型

        该子模型中包含了控制器设置的参数，这里包含了Speed 参数。Speed 使用AASProperty 的对象类型。

 

 

Operations 操作子模型

        该子模型中包含了控制器的操作，或者服务，内部包含了多个AASOperation，而AASOperate内部设计一个OPCUA 的Method。 

在演示模型中我们定义了三个操作，下载程序，启动和停止

 

 

 

Operational_Data 子模型

该子模型中包括了控制器运行时的运行状态变量，这里包含了电压，温度和电流。

 

结束语

    使用OPCUA构建AAS 模型，就是这个样子的。 

   古人说，世上本没有路，走的人多了也便形成了路。工业4.0 也许还有很长的路要走，达成共识，符合规范也并非一日之功。唯有实践和应用，也就达成了共识，这就是所谓的社会化语义。