AutomationML与OPC UA 相结合-为工业4.0 组件建模

工业4.0 非常热，几乎变成了一个宣传的口号了。工程师关心的是技术路线图以及它背后的技术。在本文我们聊聊工业4.0 的一个重要概念-工业组件（I4.0 component），以及如何为物理对象实现I40组件。

工业4.0 的核心是工厂中所有资产（设备，传感器，机械手，生产线等等）的数字化描述，因此工业4.0 工作小组提出了工业4.0 组件的概念。

工业组件给工厂中的资产（设备，仪表，生产线。。）加了一个管理壳，相当于将物理设备穿上了一个数字外衣。I4.0 组件是工业4.0 的基础。它是工业4.0 模型的其中一个维度，在此基础上才可能实现产品生命周期管理和企业控制系统的集成（也就是RAM 4.0 的另外两个维度）。

这样的数字化描述不仅要求格式是一致的，而且要求语义的定义。形式一致通常是通过通信协议来实现的。比如OPC UA 。但是语义需要描述语言。

即使各个厂商都采用了OPC UA 协议，但是如果它们在语义上不一致，仍然无法沟通和协作。

AutomationML 语言可以成为工业4.0 组件中资产的建模语言。

AutomationML简介

从字面上就可以看出，AutomationML（简称AML）是基于XML 的自动化描述语言。支持异构工程工具之间的数据交换。通俗地讲，它的目的是为互联各种工程工具，它们包括机械工厂工程，电器设计，过程工程，过程控制工程，HMI开发，PLC编程，机器人编程等等。

AML 遵循了面向对象的思想，可以用于描述和存储工厂物理和逻辑组件模型。一个对象可以由子对象构建而成，工厂自动化中典型的对象包括了拓扑结构，几何和动力，控制逻辑。下图描述的AML 的结构。

AML 的核心是顶层数据格式的CAEX IEC61424 .它连接不同数据格式。所以说，AML 是一种分布式文件架构。

图中列出了几类AML 描述的对象库：

COLLADA

COLLEADA 是一个3D 立体几何模型的XML 描述方案。名称比较高大上3D Asset Exchange Schema（3D 资产交换方案）这是由 Khronos Group 的机构提出的，最早是为游戏设计的（是SONY 公司提出的）。对应地还有一个ISO/PAS 17506:2012国际标准。

3D 模型非常重要，在CAD 设计，协作，数字孪生，仿真等应用领域中存在各种3D 模型的格式。大部分是企业的内部格式。比如AutoCAD，solidworks 等CAD 大厂都有自己的格式。第三方开发者要进入这个领域就需要一个开放性的标准。为了进入这个领域西门子在很短的时间内提出了JT 格式。开发了JT2GO 软件工具。而AML 采纳了COLLADA。

AML 包含了设备的行为的描述，它包含了PLCopen XML ,也会包含IEC61499.

从AML 的国外论文中看，AutomationML 的心够大的。它将是一个工厂的模型语言，可以描述一个工厂的一切! 也称为工业4.0 的描述语言。AML 可以·用来描述ERP和MES系统的数据，它们包括人员，设备，材料等等。

AML和OPC UA 的融合

在开放性系统和工业4.0 的领域中，OPC UA 也是一个经常被提及的重要技术。OPC UA 是开放性系统中，基于对象的通信协议。而AML 是对象的描述语言。也就是说，OPC UA解决的是如何对话。而AML 解决的是对话的含义。两者相结合构建成未来工业4.0 中信息物理系统沟通的完整方式。

AML和OPC UA 相结合能够完成I4.0 组件管理壳的需要，它的组件管理和工业4.0 兼容的通信。也只要在工业4.0 的框架下，我们才能体会到AML和OPC UA 的重要性。