[套装书]工业4.0开放平台通信统一架构OPC UA实践+工业大数据融合体系结构与关键技术（2册）

作者
米里亚姆·施莱彭 高聪 王忠民 陈彦萍
丛书名
工业控制与智能制造丛书
出版社
机械工业出版社
ISBN
9782007301151
简要
简介
内容简介 ---------------------------工业4.0开放平台通信统一架构OPC UA实践--------------------------- 概述了OPC UA；介绍如何操作已经建立好的OPC UA信息模型；OPCA的应用程序架构和系统架构，最后本书对OPC UA协议子集进行介绍，并对OPC UA与传统OPC的性能进行了对比。对于那些需要进一步查询OPCUA详情的读者，本书的附录给出了参考。 ---------------------------工业大数据融合体系结构与关键技术--------------------------- 本书针对工业大数据的融合架构与关键技术进行了研究，在对工业4.0、物联网和云计算进行分析的基础上，从定义、技术以及管理三个方面对大数据进行了阐述，给出了工业大数据融合研究与应用的体系结构。针对工业制造领域的特定应用场景，充分研究了数据的感知、采集和异常检测技术，阐述了现有方法的利弊，分析了存在的问题，并提出了一系列创新的解决方案。
目录



---------------------------工业4.0开放平台通信统一架构OPC UA实践---------------------------


译者序
前言
作者简介
第1章　OPC UA—工业4.0基础 1
1.1　OPC UA与通信协议 2
1.2　导入OPC UA的步骤 3
1.3　这就是全部吗 3
1.4　差异化 4
1.5　展望 5
1.5.1　趋势：SoA 5
1.5.2　趋势：服务到服务 5
1.5.3　趋势：片上OPC UA 5
1.5.4　未来：基于TSN的OPC UA 6
第2章　OPC UA基础理论 7
2.1　应用架构 8
2.1.1　场景1：独立的内部OPC UA服务器 10
2.1.2　场景2：共享外部软件OPC UA服务器 11
2.1.3　场景3：共享中间件OPC UA服务器/外部网关 12
2.1.4　场景4：聚合软OPC UA服务器 12
2.1.5　场景5：不同网段聚合软OPC UA服务器 14
2.1.6　场景6：外网多重聚合软OPC UA服务器 14
2.1.7　场景7：外网聚合软OPC UA服务器 15
2.2　OPC UA 行业伴随标准 16
2.3　OPC UA安全性最佳实践 20
2.3.1　IT安全基础理论 20
2.3.2　OPC UA的安全机制 21
2.3.3　最佳实践与已知挑战 23
2.4　OPC UA功能子集、一致性测试和认证 26
2.4.1　OPC UA功能子集 26
2.4.2　一致性测试工具 31
2.4.3　认证 33
2.4.4　当前进展、经验与认知 34
2.5　OPC UA信息模型及建模 39
2.5.1　节点类型 41
2.5.2　类型定义 43
2.5.3　引用类型 43
2.5.4　信息模型实例 44
2.6　OPC UA在生产线中的导入 48
2.6.1　制造企业的新机遇 48
2.6.2　企业边际条件定义 49
2.6.3　导入流程 52
第3章　OPC UA与产业升级 56
3.1　OPC UA对于控制层的意义及构想 57
3.1.1　实时性 58
3.1.2　PLCopen：控制层映射及功能块 59
3.1.3　OPC UA发布/订阅模式 61
3.1.4　行业信息模型 62
3.1.5　基于SoA-PLC的TwinCAT理念 63
3.1.6　控制器中OPC UA的现状与未来 65
3.2　西门子控制器中的OPC UA 66
3.2.1　西门子与OPC UA 66
3.2.2　OPC UA与PROFINET 67
3.2.3　SIMATIC S7-1500控制器与OPC UA 67
3.2.4　S7-1500内置OPC UA的替代选项 73
3.3　OPC UA与现有设备升级 75
3.3.1　OPC UA全面实施的意义 76
3.3.2　方式1：快速大规模移植 76
3.3.3　方式2：渐进式移植并支持更多的现有协议 77
3.3.4　方式3：基于OPC UA网关实现系统移植 78
3.3.5　OPC UA与缺乏软件接口的设备 80
3.3.6　OPC UA在非工业领域中的应用 81
3.4　嵌入式系统中的OPC UA 83
3.4.1　嵌入式微处理系统的分类 85
3.4.2　嵌入式系统的限制 87
3.4.3　嵌入式系统中OPC UA协议栈的系统需求 89
3.4.4　嵌入式系统中OPC UA协议栈的实现策略 91
3.4.5　结构化编码 92
3.4.6　时间确定性与调度 92
3.4.7　通信接口的解耦 93
3.4.8　内存分配 94
3.4.9　应用程序与OPC UA解耦 95
3.4.10　消息处理 95
3.4.11　地址空间分配 97
3.4.12　方法调用与中断 99
第4章　开发指南 101
4.1　Unified Automation公司OPC UA开发环境 102
4.1.1　开源软件或商用软件 102
4.1.2　开发语言 103
4.1.3　操作系统 104
4.1.4　OPC UA功能选择 104
4.1.5　使用性 106
4.1.6　接口设计 106
4.1.7　可扩展性 108
4.1.8　性能与资源 109
4.1.9　现有设备的移植 109
4.1.10　测试工具与性能比较 110
4.2　Prosys OPC开发工具与库函数 111
4.2.1　Prosys OPC UA Java-SDK 112
4.2.2　基于Java-SDK的测试工具 120
4.2.3　Prosys OPC UA Historian工具 122
4.2.4　Prosys OPC UA Modbus服务器 124
4.3　基于open62541的OPC UA开源实现 128
4.3.1　开源软件的优势 128
4.3.2　开源软件的劣势 130
4.3.3　open62541开源项目的目标 131
第5章　OPC UA应用案例 133
5.1　Candy Hoover公司的案例分析 134
5.1.1　生产场景 135
5.1.2　品质控制场景 137
5.1.3　应用程序说明 138
5.1.4　OPC UA架构 140
5.1.5　OPC UA的使用和展望 141
5.2　福伊特公司—用户角度的OPC UA 142
5.2.1　引言 142
5.2.2　工业4.0项目的企业内部挑战 143
5.2.3　基于OPC UA的工厂互联 146
5.3　Festo控制器与OPC UA功能 152
5.3.1　目的和技术要求 152
5.3.2　固件升级 153
5.3.3　设备和能效数据收集 158
5.4　基于OPC UA与AutomationML 的PLUGandWORK 160
5.4.1　PLUGandWORK 和工业4.0 160
5.4.2　OPC UA 与AutomationML 161
5.4.3　具体实现 163
5.5　服务工程化的敏捷管理 165
5.5.1　动机 165
5.5.2　技术现状 166
5.5.3　系统构架的立场和视角 167
5.5.4　SERVUS方法 170
“即插即用”技术时代已来临 177
基于时间敏感网络的OPC UA 183
缩略词 189
参考文献 192



---------------------------工业大数据融合体系结构与关键技术---------------------------


前言
第1章　绪论 1
1.1　工业4.0 1
1.1.1　发展历程 1
1.1.2　设计原则 2
1.1.3　成熟度模型 4
1.2　信息物理系统 5
1.2.1　发展阶段 5
1.2.2　体系结构 5
1.2.3　关键技术 8
1.3　大数据 13
1.3.1　大数据的定义 13
1.3.2　大数据带来的挑战 16
1.3.3　大数据技术 21
1.3.4　大数据管理 44
第2章　工业无线传感器网络数据融合 53
2.1　引言 53
2.1.1　工业4.0与智能工厂 53
2.1.2　传感器云 57
2.1.3　工业无线传感器网络与传感器云 59
2.2　数据融合体系结构 65
2.2.1　多源异构数据的统一描述与管理机制 65
2.2.2　基于传感器技术的工业无线传感器网络 70
2.3　基于分布式云的数据感知与管理软件 92
2.3.1　功能描述 92
2.3.2　设计与实现 93
2.3.3　典型应用场景 102
2.3.4　运行环境及安装流程 102
2.3.5　使用说明 106
第3章　面向工业4.0的数据采集机制 110
3.1　引言 110
3.2　设施位置问题 113
3.2.1　设施位置问题概述 113
3.2.2　k中点问题 114
3.3　低开销的虚拟传感器管理机制 115
3.3.1　k资源调度器 116
3.3.2　渐进交换算法 125
3.3.3　贪心算法 127
3.3.4　RK算法 129
3.4　实验与分析 131
3.4.1　参数设置 131
3.4.2　结果与分析 132
第4章　工业过程数据的故障预测与质量预测 140
4.1　引言 140
4.2　相关工作与背景知识 141
4.3　基于高斯过程回归的预测模型 144
4.3.1　单步预测模型 144
4.3.2　基于时间序列的多步预测 147
4.3.3　基于高斯过程回归的基本模型和反馈模型 148
4.4　实验与分析 148
4.4.1　TE模拟平台 148
4.4.2　对比实验 149
4.4.3　评价指标 151
4.4.4　实验核函数构建 151
4.4.5　结果与分析 152
第5章　时间序列数据的模式异常检测 163
5.1　引言 163
5.2　相关工作 166
5.3　定义 170
5.4　骨架模式表示异常检测方法 171
5.4.1　基于可感知重要点的骨架表示 171
5.4.2　模式表示 174
5.4.3　基于骨架模式表示的异常检测 175
5.5　实验与分析 177
5.5.1　性能指标 177
5.5.2　针对合成数据集的实验 178
5.5.3　针对真实数据集的实验 185
第6章　时间序列数据的异常值检测 190
6.1　引言 190
6.2　异常值检测技术综述 193
6.2.1　常见的异常值检测技术 193
6.2.2　隔离森林 196
6.2.3　本地异常值因子 198
6.3　基于最近邻居集合的隔离方案 200
6.3.1　问题陈述 200
6.3.2　基于最近邻居集合的隔离 202
6.3.3　面向无线传感器网络的分布式检测模型 205
6.4　实验与分析 210
6.4.1　数据集 211
6.4.2　性能指标 213
6.4.3　结果与分析 214
第7章　总结与展望 225
参考文献 231
主要缩略语对照表 263



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