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MTConnect

MTConnect 是一种标准化工厂设备数据接口。 设备(数控机床、可编程控制器、传感器等)数据由适配器(Adapter)获取后发送给代理(Agent), 代理(Agent)根据 MTConnect 定义的数据规范,通过 HTTP 以 XML 格式提供给应用层使用。

MTConnect Adapter Agent Application
MTConnect 适配器(Adapter) 代理(Agent) 应用(Application) 通信示意图

适配器(Adapter) 主要作用是从设备获取数据并主动发送给代理(Agent)。 因此适配器(Adapter)工作为服务端模式,默认监听 7878 端口,等待代理(Agent)发起连接。 适配器(Adapter)可集成于设备中,这通常是设备厂商直接提供功能支持。 适配器(Adapter)也可能运行在设备外部,这通常以外挂形式存在。

代理(Agent) 主要作用是提供 MTConnect 规范的 HTTP+XML 格式化数据接口。 代理(Agent)连接适配器(Adapter)之后接收并缓存数据, 等待应用级程序请求并响应数据。 部分设备厂商也将代理(Agent)集成在设备内部对外提供 HTTP+XML 接口。

网络接驳

请联系设备厂商或查阅技术手册,明确设备是否支持 MTConnect 通信接口。 如果支持 MTConnect 通信接口,须进一步了解以太网接口(RJ45)所处的位置, 以及如何设置网络地址和开启 适配器(Adapter)代理(Agent) 功能。

Haas MTConnect

Haas 数控系统官方明确提供对 MTConnect 功能的支持, 软件版本应为 100.20.000.1200 或更高版本, 名称中带有"/"的机床需要更新为软件 100.24.000.1200 或更高版本 。

连接网络

Haas 以太网接口(RJ45)位于操作面板背面,接口标记为 J7 。 注意:机床厂商可能将此接口引致电控柜或侧面等其它位置。

网络地址设置

从手柄或操作面板进入: 设置(Settings) / 网络(Network) / 有线连接(Wired connection)。 调整所需的设置项目后,按 F4 保存。

Hass Settings/Network/Wired connection
Hass 网络设置界面

网络设置项如下:

  • Host Name:主机名;
  • Domain:域名;
  • DNS Server:DNS 服务地址;
  • Mac Address:MAC 地址;
  • DHCP Enable:DHCP 启用(ON)/禁用(OFF);
  • DHCP Server:DHCP 服务地址;
  • IP Address:IP 地址;
  • Subnet Mask:子网掩码;
  • Gateway:网关;
  • Status:连接(UP)/未连接(DOWN);
  • Wired Network Enable:有线网络,启用(ON)/禁用(OFF);
  • Obtain Address Automatically:自动获取地址,启用(ON)/禁用(OFF);
启用机器数据收集功能

从手柄或操作面板进入:设置(Settings), 导航到参数项 143 Machine Data Collect 确认服务端口,默认为 5051,如果要调整此端口, 应避开端口 8082 和 9090 - 9999,因为这些端口已被控制器用于其他目的。

Hass 143 Machine Data Collect
Hass 机器数据收集端口界面

机器数据收集(Machine Data Collect) 即视为 Hass 的 适配器(Adapter),其 MTConnect 代理(Agent) 已内置, 可通过 8082 端口访问。

请求地址

请求地址格式:

http://IP:PORT/MODEL/TYPE

其中 IP 为机床网络地址,例如:172.21.16.35; PORT 为服务端口,例如:8082; MODEL 为机床型号,例如:UMC-750; TYPE 为请求类型,例如:probe / sample / current;

请求地址示例:

  • http://172.21.16.35:8082
  • http://172.21.16.35:8082/UMC-750/probe
  • http://172.21.16.35:8082/UMC-750/sample
  • http://172.21.16.35:8082/UMC-750/current

通信配置

MTCONNECT_HTTP_SLAVE

JOYZL SCADA 作为从端(SLAVE) 主动发起连接到设备,既连接代理(Agent), 设备由以太网接口(RJ45)连接到网络, 设备通信参数按如下方式进行设置。

  • 驱动:MTCONNECT_HTTP_SLAVE
  • 接点:设备地址和端口(IP:PORT),例如 172.21.16.35:8082
  • 地址:设备名称或标识均可,例如 UMC-750

设备地址用以识别设备,对应 MTConnect XML 模型中的 DeviceDeviceStream 中的 nameuuid 。 单代理(Agent)能够同时集成多个设备,因此须通过名称或编号进行区分。

最终读取数据的请求为: http://172.21.16.35:8082/UMC-750/current , 其中的地址端口为设备 “接点” 参数,路径为设备 “地址” 参数, "/current" 由程序固定拼接尾部表示请求所有项的当前数据。

SHDR_TCP_SLAVE

JOYZL SCADA 作为从端(SLAVE) 主动发起连接到设备,既连接适配器(Adapter) 设备由以太网接口(RJ45)连接到网络, 设备通信参数按如下方式进行设置。

  • 驱动:SHDR_TCP_SLAVE
  • 接点:设备地址和端口(IP:PORT),例如 172.21.16.35:7878
  • 地址:设备名称或标识其一

设备地址必须以适配器(Adapter)使用的相同, 适配器(Adapter)可能使用 nameuuid 其一。 单适配器(Adapter)能够同时集成多个设备,因此须通过名称或编号进行区分。

SHDR_TCP_SLAVE 通信驱动模块绕过了 MTConnect 代理(Agent) 近而连接适配器(Adapter), 这能够获得更高的通信效率,免去代理(Agent)执行数据转换 (代理接收 SHDR 格式数据,然后转换为 XML 作为 HTTP 内容推送或响应)。

数据配置

JOYZL SCADA 属性对应 MTConnect XML Device 模型中的 DataItem 元素。 DataItem 的 category 可明确数据类型,units 为数据项单位。

  • category="EVENT" 数据类型为 字符串(String);
  • category="SAMPLE" 数据类型为 浮点数(Float);
  • category="CONDITION" 数据类型为 字符串(String)。
MTCONNECT_HTTP_SLAVE

DataItem 元素的 name 用于 JOYZL SCADA 设备属性名称(Name); id 用于 JOYZL SCADA 设备属性代码(Code)。

SHDR_TCP_SLAVE

DataItem 元素的 name 和 id 均可用于 JOYZL SCADA 设备属性代码(Code), 这需要根据适配器(Adapter)特性来确定。 通常使用 name 的情形居多。

标准规范

JOYZL SCADA 通过 MTConnect XML 模型中的 DataItem 部分解析数据。 通过工具根据模型转换建立设备属性时将遵循以下规则确定数据类型,并将计量单位转换为符号。

DataItem
  • Samples 连续变量或模拟数据值,数据类型为浮点数(Float);
  • Events 功能状态或离散值,数据类型为字符串(String),
    这些字符串来自 MTConnect XML 模型中的枚举名称;
  • Condition 健康状况及其功能能力,数据类型为字符串(String),
    这些字符部分来自 MTConnect XML 模型中的枚举名称,其余由设备构建。
UnitEnum
NAME符号中文名称
AMPEREA安培
CELSIUS°C摄氏度
COULOMBC库仑
COUNT-计数(个)
COUNT/SECOND-每秒计数
CUBIC_METER立方米
CUBIC_MILLIMETERmm³立方毫米
CUBIC_MILLIMETER/SECONDmm³/s立方毫米每秒
CUBIC_MILLIMETER/SECOND²mm³/s²立方毫米每平方秒
DECIBELdB分贝
DEGREE°
DEGREE/SECOND°/s度每秒
DEGREE/SECOND²°/s²度每平方秒
DEGREE_3D-三维度(三维角度)
GRAMg
GRAM/CUBIC_METERg/m³克每立方米
HERTZHz赫兹
JOULEJ焦耳
KILOGRAMkg千克
LITERL
LITER/SECONDL/s升每秒
METERm
METER/SECOND²m/s²米每平方秒
MICRO_RADIANµrad微弧度
MILLIGRAMmg毫克
MILLIGRAM/CUBIC_MILLIMETERmg/mm³毫克每立方毫米
MILLIGRAM/LITERmg/L毫克每升
MILLILITERmL毫升
MILLIMETERmm毫米
MILLIMETER/REVOLUTIONmm/rev毫米每转
MILLIMETER/SECONDmm/s毫米每秒
MILLIMETER/SECOND²mm/s²毫米每平方秒
MILLIMETER_3D-三维毫米(三维坐标/位移)
NEWTONN牛顿
NEWTON_METERN·m牛顿米
OHMΩ欧姆
OHM_METERΩ·m欧姆米
PASCALPa帕斯卡
PASCAL/SECONDPa/s帕斯卡每秒
PASCAL_SECONDPa·s帕斯卡秒
PERCENT%百分比
PH-pH值
REVOLUTION/MINUTEr/min转每分钟(RPM)
REVOLUTION/SECONDr/s转每秒
REVOLUTION/SECOND²r/s²转每平方秒
SECONDs
SIEMENS/METERS/m西门子每米
SQUARE_MILLIMETERmm²平方毫米
UNIT_VECTOR_3D-三维单位向量
VOLTV伏特
VOLT_AMPEREVA伏安
VOLT_AMPERE_REACTIVEvar乏(无功伏安)
WATTW瓦特
WATT_SECONDW·s瓦秒
NativeUnitEnum
NAME符号中文名称
AMPERE_HOURAh安培小时
BARbar
CENTIPOISEcP厘泊
COUNT/MILLION-每百万计数
COUNT/TRILLION-每万亿计数
CUBIC_FOOTft³立方英尺
CUBIC_FOOT/HOURft³/h立方英尺每小时
CUBIC_FOOT/MINUTEft³/min立方英尺每分钟
DEGREE/MINUTE°/min度每分钟
FAHRENHEIT°F华氏度
FOOTft英尺
FOOT/MINUTEft/min英尺每分钟
FOOT/SECONDft/s英尺每秒
FOOT/SECOND²ft/s²英尺每平方秒
FOOT_3D-三维英尺(或立方英尺)
GALLON/MINUTEgal/min加仑每分钟
GRAVITATIONAL_ACCELERATIONg重力加速度
GRAVITATIONAL_FORCEG重力(或G力)
HOURh小时
INCHin英寸
INCH/MINUTEin/min英寸每分钟
INCH/REVOLUTIONin/rev英寸每转
INCH/SECONDin/s英寸每秒
INCH/SECOND²in/s²英寸每平方秒
INCH_3D-三维英寸(或立方英寸)
INCH_POUNDin·lb英寸磅
KELVINK开尔文
KILOWATTkW千瓦
KILOWATT_HOURkWh千瓦时
LITER/MINUTEL/min升每分钟
MICROMETERµm微米
MICROTORRµTorr微托
MILLIMETER/MINUTEmm/min毫米每分钟
MILLIMETER_MERCURYmmHg毫米汞柱
MINUTEmin分钟
OTHER-其他
PASCAL/MINUTEPa/min帕斯卡每分钟
POUNDlb
POUND/INCH²psi磅力每平方英寸
RADIANrad弧度
RADIAN/MINUTErad/min弧度每分钟
RADIAN/SECONDrad/s弧度每秒
RADIAN/SECOND²rad/s²弧度每平方秒
RANKINE°R兰氏度
SQUARE_INCHin²平方英寸
TORRTorr

遵循和参考的标准或规范:
MTConnect SysML Model Documentation
SHDR Adapter Agent Protocol

MTConnect® 是 AMT(制造技术协会) 的商标。
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