一、项目背景
“精益+柔性”是华东某上市电器制造集团2025年产线升级的核心诉求。企业3#装配车间于年初新上一条24工位空调主板柔性线，关键设备包括：

1. 发那科M-20iD/35六轴机器人6台（带R-30iBPlus控制柜）

2. 西门子S7-1500 PLC主站1套（型号6ES7515-2AM03-0AB0）

3. 欧姆龙NX1P2运动控制器2套

4. 施耐德ATV340变频器12台

现场网络已部署千兆环网，但机器人仅对外提供OPC UA Server接口（端口4840，安全策略Basic256Sha256），集团新搭建的“YunSight工业互联网平台”则要求所有终端通过MQTT(TLS)上云。为打通“OPC UA←→MQTT”双向通道，最终选用远创智控YC-GR90-S边缘计算网关（以下简称GR90-S）作为协议翻译与数据中枢。

二、需求拆解

1. 实时性：机器人关节坐标、扭矩、报警号1s内需到达云端；

2. 双向控制：云平台可下发工艺参数（如焊点位置补偿值），网关负责写回机器人；

3. 断网续传：车间夜间可能断网，数据零丢失；

4. 高并发：6台机器人共4000变量点同时读写；

5. 安全合规：满足集团IT安全审计，TLS双向认证、证书有效期90天自动轮换。

三、方案拓扑
设备层→发那科R-30iBPlus（OPC UA Server）
接入层→YC-GR90-S工业智能网关（3×千兆网口，1×4G插槽）
平台层→YunSightMQTTBroker

应用层→集团大数据中台、手机微信小程序、数字孪生看板

四、硬件安装与接线
2025-07-15现场实施：

1. 在3#电控柜顶部DIN导轨固定GR90-S，型号YC-GR90-S智能网关，配24VDC/2A独立电源；

2. LAN1口接入环网交换机（H3CS5130-28SC-PWR），与机器人控制柜同一VLAN20；

3. 4G天线馈线走桥架至立柱顶部，SIM卡选用联通5G行业切片专网；

4. 通过RS-485复用口旁路采集PLC电表数据，用于能效计算，本文略。

五、网关配置详解

1. 系统初始化

· 登录Web界面（默认192.168.1.1），建立“机器人”通道，选择协议“OPC UA Client”，安全模式“Sign&Encrypt”，加载集团CA证书与私钥（PEM格式）。

2. 变量批量导入

· 在发那科示教器侧导出XML节点文件，包含NameSpace2的4000点；

· 在YC-GR90-S边缘计算网关“点表配置”页面点击“导入NodeSet”，自动解析出：
ns=2;s=Robot1.Joint.J1.Position→标签名R1_J1_Pos
ns=2;s=Robot1.Alarm.CurrentAlarmNo→标签名R1_Alarm
……

· 采集周期分两级：关键轴坐标500ms，温度、电压等5s；

· 启用“变化死区”过滤，关节角变化<0.01°不上传，降低38%流量。

3. MQTT上云

· 填写Broker地址mqtt.yunsight.com:8883，开启TLS，加载客户端证书client-yc-gr90-s.pem；

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

· 本地缓存8GBeMMC，断网后自动溢出到/opt/cache，恢复后按FIFO续传，实测4h断网零丢包。

4. 反向控制流程

· YunSight下发补偿值Topic：/yc/line03/setpoint/{robot}，JSON格式{“Tag”:”R1_WeldOffsetX”,”Value”:1.23}；

· GR90-S订阅后，调用OPC UAWriteService，对节点ns=2;s=Robot1.Parameters.WeldOffsetX写入，写后回读校验；

· 若写失败（如机器人处于Auto模式拒绝外部写），网关立即发布错误码/yc/line03/ack/{robot}，云平台弹窗提示操作员。

六、联调与压力测试

1. 使用Prosys OPC UA Client模拟6台机器人并发，YC-GR90-S边缘计算网关占用最高38%，内存210MB/256MB；

2. 4G上行带宽峰值2.7Mbps，占套餐30%；

3. 连续72h拔插网线测试，缓存续传成功率100%，平台侧数据完整性校验MD5一致。

七、应用效果

1. 生产节拍提升：工艺参数远程批量下发，换型时间从45min降至18min；

2. 故障响应缩短：机器人报警2s内推送微信小程序，工程师5min内远程VPN接入，停机时长同比下降26%；

3. 能耗优化：通过网关侧边缘脚本，每10min统计一次机器人待机功率，自动关闭冗余轴伺服，月省电1.8万kWh；

八、经验总结

· 发那科OPC UA的SessionTimeout默认30s，需同步改为60s，防止夜间4G抖动造成重连；

· YunSight平台对JSONkey区分大小写，务必与网关点表保持一致；

· GR90-S支持“变量分组”功能，可将4000点拆成6个Job，方便后期单台机器人维护不影响整体；

· 若未来要上5GLAN切片，只需更换GR90-S的5G模块（型号YC-5G-M2-D），无需调整软件配置，硬件完全前向兼容。

九、结语
本案例充分展示了远创智控YC-GR90-S智能网关在复杂多品牌、高实时、高并发场景下的协议转换与边缘计算能力。通过一台网关即完成OPC UA与MQTT的双向无缝通道，为电器制造厂节省了大量授权、布线与开发成本，成为集团后续10条柔性线复制的“标准件”。

（具体内容配置过程及其他相关咨询可联系杨工。）