基于安卓的智能生产线移动控制终端的设计与实现
发布时间：2022-01-03 18:46
随着以“智能制造”为核心的第四代工业革命的不断推进,为了抢占工业信息化时代的先机,打造工业强国,国内对于构建智能产线、创立智能工厂的需求越来越旺盛。而随着移动网络的高速发展,互联网由生活走进生产,工业控制网络也由封闭逐渐转变为开放。近年来移动设备的大量普及以及性能的不断提升,也为工业物联网的远程化提供了硬件支持。因此,基于以上背景,本文设计实现了一款基于安卓的智能产线客户端。在智能产线系统架构设计中,采用新一代工业数据集成标准OPC UA协议作为其通信标准。在智能产线移动控制终端的设计与实现中,本文首先研究了OPC UA规范,分析了生产线环境以及其客户端基本需求,设计了系统的功能模块和层次结构。然后针对基于安卓的智能产线移动终端与OPC UA服务器通信过程中存在的通信资源受限、数据传输安全性要求高等问题,在OPC UA安全模型的基础上设计了一种更适合移动端的基于椭圆密码学的身份认证方法,并通过实验与OPC UA原身份认证方法进行了对比分析。在OPC UA架构的基础上,对各个功能模块进行了详细设计。最后在系统的开发过程中,基于安卓系统,完成了移动端与服务器之间的安全连接、安全存储;采用多...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所)辽宁省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
客户端与服务器数据交换的典型用例
OPCUA规范
基于安卓的智能生产线移动控制终端的设计与实现10越来越复杂，这些系统大多不是在孤立的环境中运行的，而是与位于其他地区甚至国家的系统进行交互。在这种环境下，在OPCUA应用程序完成其功能的情况下，有效保证OPCUA的安全性，成为一项重要研究。OPCUA架构为保证会话的安全性和可靠性，定义了一个分层的安全架构。最上层是应用层，在该层上客户端与服务器之间通过会话的方式传递信息。会话服务中通过对用户或者产品进行认证和授权来保障应用层的安全；而OPCUA的会话机制需要运行在安全通道上，通道的安全由位于应用层和传输层之间的通信层来保证，主要通过数字证书签名和加密传输信息的方式来进行客户端与服务器端的双向认证；底层的传输层利用socket来进行大量信息传输（Cavalieri等.，2019）。该安全架构如图2.3所示。图2.3OPCUA安全架构Figure2.3OPCUASecurityArchitectureOPCUA客户端与服务器之间建立连接时主要通过以下四个步骤来保证通信通道的安全：第一步，客户端通过向服务器端发送一个不安全的GetEndpoints请求，获取到现有会话终端支持的安全配置，包括安全策略、安全模式、用户令牌策略等和服务器的应用程序证书，并通过与它关联的VA来处理和验证应用程序证书，最后将验证结果返回给客户端；第二步，若应用程序证书验证结果可信，则客户端向服务器发送OpenSecureChannel请求，该请求根据之前客户端获取的安全策略和安全模式进行加密，安全模式有三种，“无”，“签名”，“签名且加密”。“无”表示OPCUA应用程序在进行连接时不会得到任何的安全保障；“签名”表示客户端
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MES系统的智能制造切削加工系统架构设计[J]. 赵伟博,李琳杰. 工业仪表与自动化装置. 2020(01)
[2]基于OPC UA的智能制造车间数据通信技术及应用[J]. 宋庭新,李轲. 中国机械工程. 2020(14)
[3]面向智能制造终端的车间生产数据采集与传输方法[J]. 郭磊,陈兴玉,张燕龙,陈亮希,马世纪,罗自强,吴钱昊. 机械与电子. 2019(08)
[4]自动化检定线智能运维关键技术研究与应用[J]. 党三磊,李刚,张永旺. 电子测量技术. 2019(04)
[5]基于OPC UA技术的质量数据监测系统[J]. 金希,张为民,费丽娜,Jürgen Fleischer,罗亮. 机械制造. 2018(11)
[6]面向智能制造的多工位自动生产线物流控制技术[J]. 刘锡朋,王国辉,何川. 兵器装备工程学报. 2018(08)
[7]PLC控制系统在智能制造时代的应用及发展趋势[J]. 韩庆敏,林浩,姜洪朝,范晓东. 信息技术与网络安全. 2018(05)
[8]从制造大国向制造强国转型[J]. 李伟. 新经济导刊. 2015(12)
[9]OPC UA系统安全的需求分析和设计[J]. 王树东,高雅南. 工业仪表与自动化装置. 2014(03)
[10]基于ECC算法的TLS协议设计与优化[J]. 王魁,李立新,余文涛,王冠众,王振. 计算机应用研究. 2014(11)
硕士论文
[1]基于OPC UA的离散制造车间监控系统的研究与应用[D]. 李广博.中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所) 2019
[2]面向智能制造的生产控制系统研究与应用[D]. 李柏林.哈尔滨工业大学 2019
[3]基于PKI的OPC UA安全模型构建及实现[D]. 赵悦琪.西安电子科技大学 2019
[4]基于MES的SMT生产线智能制造改进[D]. 孙景.北华航天工业学院 2019
[5]多品种小批量智能制造产线关键技术及应用[D]. 汤胜龙.华南理工大学 2018
[6]实时数据采集系统方案设计与实现[D]. 梁佩.西南交通大学 2015
[7]基于物联网的离散制造过程控制与管理技术研究[D]. 袁柳阴.南京航空航天大学 2015
[8]基于二进制通信的OPC UA客户端及安全机制的研究与开发[D]. 宫芳涛.华北电力大学 2012
本文编号：3566784
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所)辽宁省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
客户端与服务器数据交换的典型用例
OPCUA规范
基于安卓的智能生产线移动控制终端的设计与实现10越来越复杂，这些系统大多不是在孤立的环境中运行的，而是与位于其他地区甚至国家的系统进行交互。在这种环境下，在OPCUA应用程序完成其功能的情况下，有效保证OPCUA的安全性，成为一项重要研究。OPCUA架构为保证会话的安全性和可靠性，定义了一个分层的安全架构。最上层是应用层，在该层上客户端与服务器之间通过会话的方式传递信息。会话服务中通过对用户或者产品进行认证和授权来保障应用层的安全；而OPCUA的会话机制需要运行在安全通道上，通道的安全由位于应用层和传输层之间的通信层来保证，主要通过数字证书签名和加密传输信息的方式来进行客户端与服务器端的双向认证；底层的传输层利用socket来进行大量信息传输（Cavalieri等.，2019）。该安全架构如图2.3所示。图2.3OPCUA安全架构Figure2.3OPCUASecurityArchitectureOPCUA客户端与服务器之间建立连接时主要通过以下四个步骤来保证通信通道的安全：第一步，客户端通过向服务器端发送一个不安全的GetEndpoints请求，获取到现有会话终端支持的安全配置，包括安全策略、安全模式、用户令牌策略等和服务器的应用程序证书，并通过与它关联的VA来处理和验证应用程序证书，最后将验证结果返回给客户端；第二步，若应用程序证书验证结果可信，则客户端向服务器发送OpenSecureChannel请求，该请求根据之前客户端获取的安全策略和安全模式进行加密，安全模式有三种，“无”，“签名”，“签名且加密”。“无”表示OPCUA应用程序在进行连接时不会得到任何的安全保障；“签名”表示客户端
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MES系统的智能制造切削加工系统架构设计[J]. 赵伟博,李琳杰. 工业仪表与自动化装置. 2020(01)
[2]基于OPC UA的智能制造车间数据通信技术及应用[J]. 宋庭新,李轲. 中国机械工程. 2020(14)
[3]面向智能制造终端的车间生产数据采集与传输方法[J]. 郭磊,陈兴玉,张燕龙,陈亮希,马世纪,罗自强,吴钱昊. 机械与电子. 2019(08)
[4]自动化检定线智能运维关键技术研究与应用[J]. 党三磊,李刚,张永旺. 电子测量技术. 2019(04)
[5]基于OPC UA技术的质量数据监测系统[J]. 金希,张为民,费丽娜,Jürgen Fleischer,罗亮. 机械制造. 2018(11)
[6]面向智能制造的多工位自动生产线物流控制技术[J]. 刘锡朋,王国辉,何川. 兵器装备工程学报. 2018(08)
[7]PLC控制系统在智能制造时代的应用及发展趋势[J]. 韩庆敏,林浩,姜洪朝,范晓东. 信息技术与网络安全. 2018(05)
[8]从制造大国向制造强国转型[J]. 李伟. 新经济导刊. 2015(12)
[9]OPC UA系统安全的需求分析和设计[J]. 王树东,高雅南. 工业仪表与自动化装置. 2014(03)
[10]基于ECC算法的TLS协议设计与优化[J]. 王魁,李立新,余文涛,王冠众,王振. 计算机应用研究. 2014(11)
硕士论文
[1]基于OPC UA的离散制造车间监控系统的研究与应用[D]. 李广博.中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所) 2019
[2]面向智能制造的生产控制系统研究与应用[D]. 李柏林.哈尔滨工业大学 2019
[3]基于PKI的OPC UA安全模型构建及实现[D]. 赵悦琪.西安电子科技大学 2019
[4]基于MES的SMT生产线智能制造改进[D]. 孙景.北华航天工业学院 2019
[5]多品种小批量智能制造产线关键技术及应用[D]. 汤胜龙.华南理工大学 2018
[6]实时数据采集系统方案设计与实现[D]. 梁佩.西南交通大学 2015
[7]基于物联网的离散制造过程控制与管理技术研究[D]. 袁柳阴.南京航空航天大学 2015
[8]基于二进制通信的OPC UA客户端及安全机制的研究与开发[D]. 宫芳涛.华北电力大学 2012
本文编号：3566784
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