一、項(xiàng)目背景
“精益+柔性”是華東某上市電器制造集團(tuán)2025年產(chǎn)線升級(jí)的核心訴求。企業(yè)3#裝配車間于年初新上一條24工位空調(diào)主板柔性線，關(guān)鍵設(shè)備包括：

1.發(fā)那科M-20iD/35六軸機(jī)器人6臺(tái)（帶R-30iBPlus控制柜）

2.西門子S7-1500 PLC主站1套（型號(hào)6ES7515-2AM03-0AB0）

3.歐姆龍NX1P2運(yùn)動(dòng)控制器2套

4.施耐德ATV340變頻器12臺(tái)

現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)已部署千兆環(huán)網(wǎng)，但機(jī)器人僅對(duì)外提供OPC UA Server接口（端口4840，安全策略Basic256Sha256），集團(tuán)新搭建的“YunSight工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)”則要求所有終端通過(guò)MQTT(TLS)上云。為打通“OPC UA←→MQTT”雙向通道，最終選用遠(yuǎn)創(chuàng)智控YC-GR90-S邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)（以下簡(jiǎn)稱GR90-S）作為協(xié)議翻譯與數(shù)據(jù)中樞。

二、需求拆解

1.實(shí)時(shí)性：機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)、扭矩、報(bào)警號(hào)1s內(nèi)需到達(dá)云端；

2.雙向控制：云平臺(tái)可下發(fā)工藝參數(shù)（如焊點(diǎn)位置補(bǔ)償值），網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)寫(xiě)回機(jī)器人；

3.斷網(wǎng)續(xù)傳：車間夜間可能斷網(wǎng)，數(shù)據(jù)零丟失；

4.高并發(fā)：6臺(tái)機(jī)器人共4000變量點(diǎn)同時(shí)讀寫(xiě)；

5.安全合規(guī)：滿足集團(tuán)IT安全審計(jì)，TLS雙向認(rèn)證、證書(shū)有效期90天自動(dòng)輪換。

三、方案拓?fù)?br /> 設(shè)備層→發(fā)那科R-30iBPlus（OPC UA Server）
接入層→YC-GR90-S工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)（3×千兆網(wǎng)口，1×4G插槽）
平臺(tái)層→YunSightMQTTBroker

應(yīng)用層→集團(tuán)大數(shù)據(jù)中臺(tái)、手機(jī)微信小程序、數(shù)字孿生看板

四、硬件安裝與接線
2025-07-15現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施：

1.在3#電控柜頂部DIN導(dǎo)軌固定GR90-S，型號(hào)YC-GR90-S智能網(wǎng)關(guān)，配24VDC/2A獨(dú)立電源；

2.LAN1口接入環(huán)網(wǎng)交換機(jī)（H3CS5130-28SC-PWR），與機(jī)器人控制柜同一VLAN20；

3.4G天線饋線走橋架至立柱頂部，SIM卡選用聯(lián)通5G行業(yè)切片專網(wǎng)；

4.通過(guò)RS-485復(fù)用口旁路采集PLC電表數(shù)據(jù)，用于能效計(jì)算，本文略。

五、網(wǎng)關(guān)配置詳解

1.系統(tǒng)初始化

·登錄Web界面（默認(rèn)192.168.1.1），建立“機(jī)器人”通道，選擇協(xié)議“OPC UAClient”，安全模式“Sign&Encrypt”，加載集團(tuán)CA證書(shū)與私鑰（PEM格式）。

2.變量批量導(dǎo)入

·在發(fā)那科示教器側(cè)導(dǎo)出XML節(jié)點(diǎn)文件，包含NameSpace2的4000點(diǎn)；

·在YC-GR90-S邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)“點(diǎn)表配置”頁(yè)面點(diǎn)擊“導(dǎo)入NodeSet”，自動(dòng)解析出：
ns=2;s=Robot1.Joint.J1.Position→標(biāo)簽名R1_J1_Pos
ns=2;s=Robot1.Alarm.CurrentAlarmNo→標(biāo)簽名R1_Alarm
……

·采集周期分兩級(jí)：關(guān)鍵軸坐標(biāo)500ms，溫度、電壓等5s；

·啟用“變化死區(qū)”過(guò)濾，關(guān)節(jié)角變化<0.01°不上傳，降低38%流量。

3.MQTT上云

·填寫(xiě)B(tài)roker地址mqtt.yunsight.com:8883，開(kāi)啟TLS，加載客戶端證書(shū)client-yc-gr90-s.pem；

·Topic模板：/yc/line03/{robot}/{tag}，QoS=1，Payload采用JSON壓縮格式；

·本地緩存8GBeMMC，斷網(wǎng)后自動(dòng)溢出到/opt/cache，恢復(fù)后按FIFO續(xù)傳，實(shí)測(cè)4h斷網(wǎng)零丟包。

4.反向控制流程

·YunSight下發(fā)補(bǔ)償值Topic：/yc/line03/setpoint/{robot}，JSON格式{“Tag”:”R1_WeldOffsetX”,”Value”:1.23}；

·GR90-S訂閱后，調(diào)用OPC UAWriteService，對(duì)節(jié)點(diǎn)ns=2;s=Robot1.Parameters.WeldOffsetX寫(xiě)入，寫(xiě)后回讀校驗(yàn)；

·若寫(xiě)失敗（如機(jī)器人處于Auto模式拒絕外部寫(xiě)），網(wǎng)關(guān)立即發(fā)布錯(cuò)誤碼/yc/line03/ack/{robot}，云平臺(tái)彈窗提示操作員。

六、聯(lián)調(diào)與壓力測(cè)試

1.使用ProsysOPC UAClient模擬6臺(tái)機(jī)器人并發(fā)，YC-GR90-S邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)占用最高38%，內(nèi)存210MB/256MB；

2.4G上行帶寬峰值2.7Mbps，占套餐30%；

3.連續(xù)72h拔插網(wǎng)線測(cè)試，緩存續(xù)傳成功率100%，平臺(tái)側(cè)數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)MD5一致。

七、應(yīng)用效果

1.生產(chǎn)節(jié)拍提升：工藝參數(shù)遠(yuǎn)程批量下發(fā)，換型時(shí)間從45min降至18min；

2.故障響應(yīng)縮短：機(jī)器人報(bào)警2s內(nèi)推送微信小程序，工程師5min內(nèi)遠(yuǎn)程VPN接入，停機(jī)時(shí)長(zhǎng)同比下降26%；

3.能耗優(yōu)化：通過(guò)網(wǎng)關(guān)側(cè)邊緣腳本，每10min統(tǒng)計(jì)一次機(jī)器人待機(jī)功率，自動(dòng)關(guān)閉冗余軸伺服，月省電1.8萬(wàn)kWh；

八、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

·發(fā)那科OPC UA的SessionTimeout默認(rèn)30s，需同步改為60s，防止夜間4G抖動(dòng)造成重連；

·YunSight平臺(tái)對(duì)JSONkey區(qū)分大小寫(xiě)，務(wù)必與網(wǎng)關(guān)點(diǎn)表保持一致；

·GR90-S支持“變量分組”功能，可將4000點(diǎn)拆成6個(gè)Job，方便后期單臺(tái)機(jī)器人維護(hù)不影響整體；

·若未來(lái)要上5GLAN切片，只需更換GR90-S的5G模塊（型號(hào)YC-5G-M2-D），無(wú)需調(diào)整軟件配置，硬件完全前向兼容。

九、結(jié)語(yǔ)
本案例充分展示了遠(yuǎn)創(chuàng)智控YC-GR90-S智能網(wǎng)關(guān)在復(fù)雜多品牌、高實(shí)時(shí)、高并發(fā)場(chǎng)景下的協(xié)議轉(zhuǎn)換與邊緣計(jì)算能力。通過(guò)一臺(tái)網(wǎng)關(guān)即完成OPC UA與MQTT的雙向無(wú)縫通道，為電器制造廠節(jié)省了大量授權(quán)、布線與開(kāi)發(fā)成本，成為集團(tuán)后續(xù)10條柔性線復(fù)制的“標(biāo)準(zhǔn)件”。

（具體內(nèi)容配置過(guò)程及其他相關(guān)咨詢可聯(lián)系楊工。）

審核編輯 黃宇