《《工业数字孪生建模与应用》3-1创建工业设备的物模型.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《工业数字孪生建模与应用》3-1创建工业设备的物模型.pptx（33页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、赋能万物 连接未来任任务务一一 创创建工建工业设备业设备的物模型的物模型 项项目三目三 构建初构建初级级工工业设备业设备数字数字孪孪生模型生模型工业数字孪生建模与应用赋能万物 连接未来项项目引入目引入在上个项目中，完成了设备的的物联接入配置，本项目就需要在根云工业数字孪生建模平台上完成设备和网关的数字建模，并注册设备和网关的物实例，之后才能执行下一步工作的开展。本项目基于单个设备的数字孪生模型构建展开任务，包括配置单个设备的物模型属性、报警和指令，然后注册设备及网关实例，并基于硬件设备对模型进行数据采集验证，最终完成单台工业设备的数字孪生模型构建。请你思考，作为一名数字孪生建模工程师，应当怎样
2、基于设备本身的属性及网关可采集的数据，完成单台工业设备的数字孪生建模？如何实现数据的双向流通？项项目引入目引入【知【知识识目目标标】了解物模型的概念和作用；了解物实例的概念；了解关联实体设备与物实例的方法；了解常见的工业设备报警；了解常见物模型报警规则操作符；了解常见的工业设备指令；熟悉物模型的属性、报警和指令的含义；熟悉物模型的值、操作方式和数据类型；熟悉物标识、认证标识、认证密钥的作用；熟悉物模型报警的作用；熟悉物模型指令的作用。赋能万物 连接未来【技能目【技能目标标】能在工业互联网平台建立设备及物联网关的物模型，并为设备物模型增加属性；能在平台注册与设备实体一一对应的网关物实例及设备物实
3、例；能完成模拟硬件的网关配置，实现设备实体与平台的连接；能验证设备的实时数据是否可成功上传至平台；能根据工业现场及设备要求配置报警规则，在机器人实例中完成报警验证；能在已创建的工业机器人物模型中添加指令，并在机器人实例中完成指令验证。赋能万物 连接未来任任务说务说明明01CONTENT赋能万物 连接未来任任务说务说明明本任务要求参考工业数字孪生建模平台提供的属性模板为基础，基于项目二创建的工业机器人及其点表，以及在基础点表之上派生出的一些关键属性，如设备开机时长、作业效率如何等这些设备管理者关心的统计数据，在平台建立该设备及物联网关的物模型，并为设备物模型增加属性，完成工业机器人物模型的定义。
4、任务实施流程如图所示：创创建工建工业业机器人网机器人网关模型关模型创创建工建工业业机器人机器人设设备备模型模型配置物模型的原生配置物模型的原生属性属性赋能万物 连接未来知知识识准准备备02CONTENT知知识识准准备备想象这样一个场景，如果你要在一个生产车间推行数字孪生技术，希望利用网络远程掌握车间里每台机器人的工作状态，并且远程控制它开关。这时候软件开发人员，就需要逐一对接每一台机器人的接口和控制指令，而车间往往有较多机器人，且型号或品牌不同，这会导致开发工作量巨大，扩展起来非常麻烦。物模型的作用之一就是用来解决这个问题的，物模型是对一类设备的抽象数字化描述，这里面就包含对设备控制指令的封装
5、，这样应用开发人员对这一类设备的控制操作，就可以基于物模型实现统一的调用和实现，而不需要针对每台设备逐一开发实现。赋能万物 连接未来物模型的概念物模型的概念类类型型说说明明属性属性设备可读取和设置的参数。一般用于描述设备运行时的状态，如工业机器人的当前每个轴的角度、速度值等。报报警警设备运行时，产生的事件。例如，设备发生故障或超温告警等报警也可以在物模型中基于属性值，通过配置规则来触发。指令指令设备可被外部下发的操作，例如，设备的开关机操作，故障复位，或者工艺设置等。赋能万物 连接未来知知识识准准备备物模型是对物理世界实体的抽象，是对物理实体的数字化描述，是物理实体在数字世界中对应的数字模型。
6、而所谓“抽象”，就是要提取出设备的共同特征，形成模型。物模型通过属性、报警、指令三个维度来描述一个物理实体。简而言之，物模型是使用计算机可以理解的语言，描述清楚物理世界的实物是什么、能做什么，以及可以提供哪些信息。物模型的概念物模型的概念当一个设备的物模型，集成了物理实体的各类数据，那就是物理实体的忠实映射。在物理实体的整个生命周期中，种信息和知识，并且促进物理实体的优化，这样的物模型就是物理实体的数字孪生模型。，它会和实体一起进化，积累各基本信息工业设备的品牌、型号、序列号等设备状态设备在物理世界的状态，如开机、关机、待机、作业、故障停机等实时工况设备的电流、电压、温度、振动等衍生业务指标设
7、备在生产过程中衍生出的开机率、作业率、瓶颈率、冗余率等赋能万物 连接未来知知识识准准备备物模型的属性是一组用于描述设备的状态的参数，物模型的属性包括但不限于：物模型的属性物模型的属性可见“属性”的范围非常广泛，几乎可以囊括设备的方方面面。属性属性值值来源来源说说明明连连接接变变量量指可从设备直接采集到的属性，通常是通过网关采集设备数据并上传。一般适用于设备自身的属性，如温度、电流、电压等。规则规则指定指定利用规则表达式，对已有的属性进行处理运算，从而得到新的衍生属性值，一般适用于偏业务指标的属性，如开机率、作业率等。手手动动写写值值通过直接赋值或直接定义规定属性值，如设备品牌、设备型号等。赋能
8、万物 连接未来知知识识准准备备物模型的属性物模型的属性 -（1）物模型属性的）物模型属性的值值确定好物模型的属性后，这些属性的数据如果获取？根云工业数字孪生建模平台支持3种属性值来源方式：属性分属性分类类含含义义原生属性原生属性属性值来源为“连接变量”的属性，即直接从实体设备采集的数据派生属性派生属性属性值来源为“规则指定”的属性，即通过从设备采集的数据进行计算加工得到的数据。赋能万物 连接未来知知识识准准备备物模型的属性物模型的属性 -（1）物模型属性的）物模型属性的值值表3-1-2 物模型的属性分类在根云工业数字孪生建模平台中，基于物模型属性值来源不同，我们可以将属性分为原生属性与派生属性
9、两大类，如表3-1-2所示。在本项目的实操任务中，我们将主要学习“原生属性”，“派生属性”将在下一个项目中学习。类类型型含含义义示例示例读读写写可在设备运行工况处查看数据变化，也可以利用指令对设备数据进行改值处理。如：设备控制开关，不仅需要通过该属性，了解设备开关状态，也会存在通过指令控制设备开关的应用场景。只只读读只可以在设备实例运行工况处查看数据变化。如：电流电压等设备运行中产生数据的属性，只能采集查看，无法对其下发指令进行修改操作。只写只写不可查看运行工况，只可以在实例指令处对数据进行改值处理。如：故障复位操作本身不会产生数据，但需要通过该属性，进行指令下发操作，完成故障复位。赋能万物
10、连接未来知知识识准准备备物模型的属性物模型的属性 -（2）物模型属性的操作）物模型属性的操作类类型型表3-1-3 物模型属性的操作类型根据具体的需要，可以对不同的属性设置或限制不同的操作方式，在根云工业数字孪生建模平台中对属性设置以下3类不同操作类型，如表3-1-3所示：数据数据类类型型说说明明字符串型（字符串型（String）由字母、数字、标点符号和空格组成的字符串类型，如设备的位置。浮点型（浮点型（Float）精度为浮点型的属性，如电压的值24.0v、电流34.5mA。布布尔尔型（型（Boolean）非真即假的二值型变量，只有true和false两个值，如开关功能只有开、关两种状态，在数据
11、传输时通常以0/1的形式，一般0代表false，1代表true。整数型（整数型（Integer）整数数据类型，如停机设备台数只能是整数。枚枚举举型（型（Enum）自定义的有限集合值。例如，设备三色灯的颜色有红色、黄色、绿色。赋能万物 连接未来知知识识准准备备物模型的属性物模型的属性 -（3）物模型属性的数据）物模型属性的数据类类型型和编程语言一样，作为一种模型语言，物模型的数据也有不同的数据类型，在根云工业数字孪生建模平台，物模型的数据类型主要包括如下：赋能万物 连接未来任任务实务实施施03CONTENT赋能万物 连接未来任任务实务实施施物模型作为物理世界实体的抽象，不同类型的实体通常会基于自
12、身的特征属性抽象出单独的物模型，本书中的“硬件设备”模拟了在现实中由工业设备及帮助设备联网的工业网关两个实体组成的共同体，因此在创建物模型时，也需要分别创建设备与网关的物模型。赋能万物 连接未来任任务实务实施施1.创创建工建工业业机器人网关物模型机器人网关物模型操作步操作步骤骤1：由根云工业数字孪生建模平台对应的课程卡片，进入“工业数字孪生建模”模块。赋能万物 连接未来任任务实务实施施1.创创建工建工业业机器人网关物模型机器人网关物模型操作步操作步骤骤2：选择左侧菜单栏“物模型”，单击创建，开始物模型的创建赋能万物 连接未来任任务实务实施施1.创创建工建工业业机器人网关物模型机器人网关物模型操
13、作步操作步骤骤3：在自动跳转的基本信息页面中，选择“网关”类型，编辑模型名称“机器人网关模型01-姓名”，单击“创建”按钮，进入网关模型配置页。赋能万物 连接未来任任务实务实施施1.创创建工建工业业机器人网关物模型机器人网关物模型操作步操作步骤骤4：在网关模型配置页，单击“发布”，完成机器人网关物模型的创建。【说明】网关物模型可以自定义配置，但不是本书重点内容，故不展开描述。赋能万物 连接未来任任务实务实施施操作步操作步骤骤1：进入工业数字孪生建模平台的物模型列表界面，单击创建进入物模型创建界面。2.创创建工建工业业机器人机器人设备设备物模型物模型赋能万物 连接未来任任务实务实施施操作步操作步
14、骤骤2：在弹出来的物模型创建的基本信息界面中，选择“设备”。2.创创建工建工业业机器人机器人设备设备物模型物模型赋能万物 连接未来任任务实务实施施操作步操作步骤骤3：在根云工业数字孪生建模平台，有两种设备物模型的创建方式，分别为基于模板创建和自定义创建。本任务选择基于模板创建的方式。2.创创建工建工业业机器人机器人设备设备物模型物模型赋能万物 连接未来任任务实务实施施2.创创建工建工业业机器人机器人设备设备物模型物模型【说明】基于模板创建的模型，系统自带一部分常规属性。基于模板创建：为了方便大家学习操作，系统内置了一些设备物模型的模板，可以选择基于对应设备的物模型模板直接创建，完成基本信息填写
15、。自定义创建：在创建界面，类型选择“设备”；物联方式选择“非直连”；模型名称“工业机器人模型01-姓名”；分类选择“工业机器人/搬运机器人”；最后单击创建，进入设备模型配置页，完成创建。赋能万物 连接未来任任务实务实施施3.添加物模型原生属性并添加物模型原生属性并发发布布操作步操作步骤骤1：完成了工业机器人模型的创建后，会跳转到模型信息界面，单击“添加属性”按钮，开始配置模型属性。【说明】基于系统内置模板创建的物模型，已内置对应硬件设备中的设备点表信息，注意：不包括自定义新增的采集点信息，需要对应自定义添加属性。属性属性名名称称属性属性ID数据数据类类型型读读写写操操作作设设置置属性属性值值来
16、来源源连连接接变变量量取取值值范范围围小数小数点位点位历历史史数据数据保存保存方式方式工工程程单单位位程序程序是是否否错错误误ProgErrorStatusBoolean只读连接变量ProgErrorStatus/全部保存/关关节节点点1马马达达电电流流Joint_1_CurrentNumber只读连接变量Joint_1_Current/保留2位全部保存A关关节节点点6马马达达电电流流Joint_6_CurrentNumber只读连接变量Joint_6_Current/保留2位全部保存A故障故障复复位位WarningResetBoolean读写连接变量WarningReset/全部保存/赋能万
17、物 连接未来任任务实务实施施3.添加物模型原生属性并添加物模型原生属性并发发布布操作步操作步骤骤2：在弹出来的对话框中，参考表3-1-4，填写自定义属性的基本信息及属性值定义，完成后单击“确定”按钮保存。表3-1-4 工业机器人物模型原生属性模板设备设备物模型属性物模型属性c设备设备采集点映射点表（北向）采集点映射点表（北向）属性名称属性名称参数名称属性属性ID映射变量数据数据类类型型数据类型读读写操作写操作设设置置读写要求连连接接变变量量映射变量赋能万物 连接未来任任务实务实施施3.添加物模型原生属性并添加物模型原生属性并发发布布【说明】原生属性均为可直接从设备采集到的参数，因此属性值来源默
18、认为“连接变量”，并在属性标签中添加“原生属性”标签。为了方便识别和管理，物模型属性的配置与设备采集点表信息一般有对应关系，具体对应如下表3-1-5所示：表3-1-5 物模型属性的配置与设备采集点表信息对应赋能万物 连接未来任任务实务实施施3.添加物模型原生属性并添加物模型原生属性并发发布布操作步操作步骤骤3：按照表3-1-4提供的模板，依次完成“关节点1马达电流”、“关节点6马达电流”“故障复位”属性的添加。赋能万物 连接未来任任务实务实施施3.添加物模型原生属性并添加物模型原生属性并发发布布操作步操作步骤骤4：完成物模型属性的添加后，单击“发布”，完成工业机器人物模型的创建。赋能万物 连接
19、未来课课后后练习练习04CONTENT赋能万物 连接未来课课后后练习练习1.请根据本任务的操作步骤，完成项目二课后练习中创建的“工业机器人02-姓名”的物模型创建，包含工业机器人设备模型及其网关模型，并参考表3-1-4，为工业机器人模型添加原生属性。（注：设备模型名称可设置为“工业机器人模型02-姓名”，网关模型名称可设置为“工业机器人网关模型02-姓名”）赋能万物 连接未来课课后后练习练习1.请根据本任务的操作步骤，完成项目二课后练习中创建的“工业机器人02-姓名”的物模型创建，包含工业机器人设备模型及其网关模型，并参考表3-1-4，为工业机器人模型添加原生属性。（注：设备模型名称可设置为“
20、工业机器人模型02-姓名”，网关模型名称可设置为“工业机器人网关模型02-姓名”）属性名称属性名称属性属性ID数据数据类类型型读读写写操作操作设设置置属性属性值值来来源源连连接接变变量量取取值值范范围围小数小数点位点位历历史史数据数据保存保存方式方式工程工程单单位位故障信号故障信号warningSignalBoolean只读连接变量warningSignal/全部保存/C相有功功率相有功功率PcNumber只读连接变量Pc/保留2位全部保存W当前当前总总有功有功电电能能EPPNumber只读连接变量EPP/保留2位全部保存kWh赋能万物 连接未来课课后后练习练习表3-1-6 电表自定义属性参考赋能万物 连接未来扫码获取更多资讯