CN101903837A - 根据标准协议opc ua进行客户端服务器通信的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方法和相应的装置，所述方法和装置用于在应用标准协议OPC UA情况下在客户端/服务器系统中的客户端和服务器之间进行通信，并且其中，为了OPC UA客户端(1、7)和OPC UA服务器(5、8)的交互而应用OPC UA服务调用。为了将事务上下文并入OPC UA服务调用，借助于事务管理组件(6)补充所述系统的所有OPCUA服务器(5、8)，并且在应用事务情况下，为执行事务而适当配置的OPC UA客户端(7)相应地与OPC UA服务器(5)通信。

Description

根据标准协议OPC UA进行客户端服务器通信的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于根据标准协议OPC UA在客户端和服务器之间进行通信的方法和装置。所述方法和装置适于各种应用，尤其用于在自动化技术系统中进行通信。
背景技术
OPC UA是由OPC基金会规定的新标准协议，尤其是在过程自动化中用于与制造商无关地进行通信。虽然OPC的原始名称是用于过程控制的OLE(OPC：OLE for Process Control)，然而目前使用OPC时不再指明缩写。UA为统一架构。以下频繁使用英语词汇，这是因为这些英语词汇说明了确定的、在标准中定义的功能或者规范。
图1和图2示出根据OPC-UA规范进行交互的已知布置。在此图1示出OPC-UA客户端1，OPC-UA客户端1在应用OPC-UA协议和通信系统2的情况下借助于OPC-UA服务调用执行与OPC-UA服务器3的交互。然而OPC UA服务器也可以相对于其他服务器充当客户端，并且采集其数据，将这些数据在OPC UA服务器地址空间中提供给客户端。图2示出了这种布置，其中，OPC-UA客户端1执行与被描述为聚集OPC UA服务器4的服务器的交互，该服务器又通过通信系统2与两个OPC UA服务器3通信。
根据OPC-UA标准的客户端服务器操作应用在许多领域中，例如在生产管理系统或者在生产计划应用中以及概括地在控制技术中，其中，例如在设备和控制器中实现客户端和服务器功能。在这些布置中，OPC UA不仅可以对数据进行读和写，而且也可以改变数据的组织结构。由此OPC UA客户端不仅能够解决复杂的配置任务，而且可以解决工程任务，或者解决写入数据和/或要求结构改变的其他任务。OPCUA客户端已经对多个OPC UA服务调用执行了所有修改，还是没有执行修改，是取决于这些任务的。当多个OPC UA客户端同时对OPCUA服务器修改时，这是特别重要的。数据库系统早就已知的这种问题解决方案在于应用事务(Transaktion)。然而迄今未将事务上下文规定用于OPC UA。数据操控动作的颗粒度需要多个OPC UA服务调用，然而甚至没有事务上下文被规定用于单独的OPC UA服务调用。甚至在单独的OPC UA服务调用(例如包含多个值的写入)中会出现单独的写入过程是成功的但是其他不行的情况。
发明内容
因而本发明的任务在于提供一种方法和装置，利用所述方法和装置实现了在OPC-UA服务调用范围内执行事务的可能性。
该任务通过在应用OPC-UA协议情况下在客户端和服务器之间进行通信的方法来解决，所述方法具有权利要求1中说明的特征。在其他权利要求中说明有利设计方案以及相应的装置。
因此本发明建议，为了将事务上下文并入OPC UA服务调用，借助于事务管理组件补充所述系统的所有OPC UA服务器。由此在应用事务情况下，为执行事务而适当配置(ertuechtigte)的OPC UA客户端可以相应地与OPC UA服务器通信。
附图说明
由以下结合附图对实施例的说明来进一步阐述本发明以及本发明优点。
附图中：
图1是根据现有技术的具有OPC UA客户端和OPC UA服务器的布置；
图2是根据现有技术的具有插入的聚集OPC UA服务器的OPC-UA客户端/服务器布置；
图3是根据本发明的布置，其具有OPC UA客户端和为执行事务而设置的OPC UA服务器；
图4是根据本发明的布置，其具有OPC UA客户端、为执行事务而设置的聚集OPC UA服务器以及同样为事务而设置的OPC UA服务器；
图5是根据本发明的OPC UA服务器；以及
图6示出示例事务的流程图。
具体实施方式
根据图3的布置包含OPC UA服务器5，借助于事务管理组件6适当配置OPC UA服务器5以执行事务。原则上任何一般OPC UA客户端1均可以通过通信系统2与OPC UA服务器5通信。然而仅可以利用为事务而设置的OPC UA客户端7执行事务。以下进一步描述其细节。
图4类似于图2示出具有聚集OPC UA服务器的布置，然而在图4中使用了包含事务管理组件6的聚集OPC UA服务器8。例如在根据图3的布置中，在与为事务而设置的OPC-UA客户端7通信情况下支持事务，并且当为了执行事务而借助于事务管理组件6相应适当配置的并支持两阶段提交协议的OPC-UA服务器5与聚集OPC UA服务器8通信时，也支持事务。
图5示例性示出，可以怎样在OPC UA服务器5中实现事务管理组件6。OPC UA服务器5在应用结构化查询语言SQL情况下从配置数据库9得到其数据，此外还得到来自控制器10和与控制器10连接的设备11的实时数据。配置数据库9被设置用于支持事务，从而OPCUA服务器5可以将事务传送至配置数据库9。控制器10和设备11通常不支持事务，因而事务管理组件6借助于用于实时数据的事务的装置12而考虑到这方面。基于内部知识，它可以检查，确定的、要求的修改是否是可容许的，并且延迟执行这些修改直至相应OPC UA客户端7确认事务。与高速缓冲存储器13结合地并且在应用高速缓存机制情况下，OPC UA服务器5存储可能已修改的数据，从而在事务上下文中向OPC-UA客户端7提供数据的正确表示。假如OPC UA服务器5必须无延迟地修改设备11中的数据，那么OPC UA服务器5可以使用补偿机制，从而当OPC UA客户端7中止事务时，在事务之外修改这些数据。
如果OPC UA客户端7或者说通常的OPC UA客户端1的访问不是在事务上下文中进行的，那么OPC UA服务器5绕开事务管理组件6，而直接访问配置数据库9或者来自控制器10或者设备11的数据。
下面结合图6示例性示出的流程图说明方法特征和典型步骤。在图6中示出参与事务的四个组件，即，OPC UA客户端7、OPC UA服务器5、事务管理组件6和实时数据的提供者(例如控制器10)。在描述所示步骤之前，首先说明事务的本发明使用方式的一般特征。
为执行事务而设置的OPC UA服务器5的地址空间包含附加的OPC-UA方法，调用该OPC-UA方法来开始、结束或者中止事务。视所选择的事务方式而定，方法参数各有不同，其中，支持例如不同的隔离级别或者交叉的事务。
想要在事务上下文中执行OPC-UA服务调用的OPC UA客户端7调用开始事务的方法。在OPC UA客户端7的作为OPC-UA会话存在的会话的范围内，OPC UA客户端7促使OPC UA服务器5变到事务上下文中。因此关于OPC UA会话范围中的数据存取和数据操控，OPCUA服务器5在事务上下文中执行OPC UA客户端7的各个OPC UA服务请求。
当由于锁定限制或者超时而导致动作失败时，与在OPC UA服务器5中实现的锁定机制有关，OPC UA客户端7能够以报告方式得到OPC-UA服务请求的特殊状态码。不应用事务的OPC UA客户端也可以获得这些状态码，这是因为特定值可能被锁定。
OPC UA客户端7也可以以报告方式得到标识OPC-UA服务请求的导致错误信息的部分的状态码。如果例如应当写入五个值，那么可以报告第二个和第四个值的写入是失败的。
假如OPC UA客户端7想中止事务，那么OPC UA客户端7调用中止事务的方法。在这种情况下，系统上所有已经进行的修改撤回，例如OPC UA服务器5复位至修改前的状态。但是如果OPC UA客户端在修改期间已存取数据，取决于所选的锁定机制，可能影响OPC UA客户端。
为了在必要时确认事务，OPC UA客户端7可以调用确认事务的方法。在这种情况下，OPC UA服务器5尝试永久保持所有修改。当不可以持续接受这些修改时，OPC UA服务器5中止事务并且连同相应状态码一起返回确认方法。当所有要求的修改可以永久持续时，OPCUA服务器5反馈相应的结果。
当OPC UA客户端7想调用没有事务上下文的一些OPC-UA服务请求以及具有事务上下文的其他OPC-UA服务请求时，OPC UA客户端7必须建立多个OPC UA会话。
根据一个有利设计方案，OPC UA服务器5可以支持交叉的事务。在这种情况下，OPC UA客户端7可以调用重复开始事务的方法，并且利用一过程来整体中止交叉的事务。当OPC UA客户端7在其中止或者确认第一次事务之前第二次请求开始事务的方法时，没有对交叉事务的这种支持，OPC UA客户端7会得到错误信息。
根据另一设计方案，OPC UA服务器5可以在其地址空间中包含关于所支持的授权级别(Berechtigungsstufen)(隔离级别)的信息，并且用于执行事务的方法可以将所选的授权级别用作输入参数。然而假如OPC UA服务器5仅支持一个授权级别，那么这种设计方案是不需要的。
图6所示的流程图涉及OPC UA客户端7和OPC UA服务器5之间的交互(上文已概述)，用于在事务上下文中执行数据操控措施。在此为简单表示而没有示出服务器向客户端的反馈。在第一步骤20，建立OPC UA会话。在第二步骤21，OPC UA客户端7调用开始事务的方法。在第三步骤22，事务管理组件6得到所需信息，例如关于开始事务和进行调用的客户端的信息。在第四步骤23，OPC UA客户端7要求操控第一数据。在第五步骤24，这种要求从OPC UA客户端7传送至事务管理组件6，其中在第六步骤25检查所要求修改的可容许性。在所示示例中，在第七步骤26，OPC UA客户端7要求在现有的事务中操控第二数据，在第八步骤27，将这种要求传送至事务管理组件6，并且在第九步骤28，在事务管理组件6中进行检查。为了结束事务，在第十步骤29，OPC UA客户端7调用确认事务的方法。在第十一步骤30，确认指令传送至事务管理组件6，最后在第十二步骤31，事务管理组件6促使在控制器10中的第一和第二数据的期望的操控。
作为前述方法的备选解决方案可以定义附加的服务，在OPC UA会话的上下文中应用这些服务，从而建立、中止或者结束事务。然而为此必须将相应附加的服务添加到OPC UA服务框架，并且必须实施不仅在客户端中还有在服务器中需要的功能。
另一、然而在事务使用中灵活性较差的备选解决方案可以在于，定义具有在事务中所有所需修改的通用方法。这种方法包含待写入值的阵列以及节点阵列作为输入，例如作为OPC UA中的地址空间结构的部分或者例如用于删除过程。

Claims (10)

1.一种用于在应用标准协议OPC UA的情况下在客户端/服务器系统中的客户端和服务器之间进行通信的方法，并且其中，为了OPCUA客户端(1、7)和OPC UA服务器(5、8)的交互而应用OPC UA服务调用，其特征在于，为了将事务上下文并入OPC UA服务调用，借助于事务管理组件(6)补充所述系统的所有OPC UA服务器(5、8)，并且在应用事务的情况下，为执行事务而适当配置的OPC UA客户端(7)相应地与OPC UA服务器(5)通信。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还相应地利用事务管理组件(6)补充聚集OPC UA服务器(8)，并且不仅利用适当配置的OPC UA客户端(7)而且也在客户端功能中利用OPC UA服务器(5)执行事务。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述OPC UA服务器(5、8)被设置用于还在不使用事务的情况下与没有为了执行事务而适当配置的OPC UA客户端(1)进行通信。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，为了在应用事务的情况下执行OPC UA客户端(7)和OPC UA服务器(5)之间的通信，
-在第一步骤(20)建立OPC-UA会话，
-在第二步骤(21)，由所述OPC UA客户端(7)调用开始事务的方法，
-在第三步骤(22)，所述OPC UA服务器(5)的所述事务管理组件(6)得到所需的关于开始事务的信息，
-在后续步骤(23-28)，由所述OPC UA客户端(7)进行数据操控，并且由所述事务管理组件(6)检查所述操控的可容许性，并且最后为了结束事务
-由所述OPC UA客户端(7)调用确认所述事务的方法(步骤29)，并且在通过所述事务管理组件(6)进行相应检查之后促使在编址的装置(10)中进行期望的数据操控。
5.一种用于在应用标准协议OPC UA的情况下在客户端/服务器系统中的客户端和服务器之间进行通信的装置，并且其中，为了OPCUA客户端(1、7)和OPC UA服务器(5、8)的交互而应用OPC UA服务调用，其特征在于，为了将事务上下文并入OPC UA服务调用，借助于事务管理组件(6)补充所述系统的所有OPC UA服务器(5、8)，并且在系统中存在为执行事务而适当配置的OPC UA客户端(7)。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还相应地利用事务管理组件(6)补充所述系统中的聚集OPC UA服务器(8)并且所述聚集OPC UA服务器被设置用于不仅与适当配置的OPC UA客户端(7)而且也在客户端功能中与OPC UA服务器(5)执行事务。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，具有所实现事务管理组件(6)的所述OPC UA服务器(5)被设置用于接收来自配置数据库(9)的所需的配置数据并且还接收来自控制器(10)和与所述控制器连接的设备(11)或者其他的数据源的实时数据，或者在那里操控数据，并且所述配置数据库9被设置用于支持事务。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，借助于用于实时数据的事务的装置(12)来设置所述OPC UA服务器(5)，以便检查确定的、要求的修改是否是可容许的，并且延迟执行所述修改直至所述相应的OPC UA客户端7确认所述事务。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，借助于高速缓冲存储器(13)并且在应用高速缓存机制的情况下，所述OPC UA服务器(5)被设置用于存储可能已修改的数据，从而在事务上下文中向所述OPC-UA客户端7提供数据的正确表示。
10.根据权利要求5至9之一所述的装置，其特征在于，所述OPCUA服务器(5)被设置用于支持交叉的事务。
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