CN103502900A

CN103502900A - 使用opc ua自动生成过程图形

Info

Publication number: CN103502900A
Application number: CN201180070662.0A
Authority: CN
Inventors: S·蒂姆斯乔; M·奥劳森; A·汉博格
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2031-05-30
Also published as: EP2715461B1; US20140078162A1; CN103502900B; US9552616B2; WO2012163404A1; EP2715461A1

Abstract

本发明涉及用于通过使用OPC UA规范生成待显示图形对象的集合的方法和设备。该方法包括通过使用OPC UA节点指示待显示的图形对象，所述图形对象表示所监视过程的物理组件。此外，该方法包括通过使用OPC UA引用来指示在显示时所指示图形对象应当如何被互连到另一所指示图形对象。接下来，将相应的OPC UA节点与对应的预定图形对象关联，从所述关联生成图形对象的集合并且依据所指示的互连对该集合的个体图形对象进行互连。最后，显示所生成的图形对象的集合。

Description

使用OPC UA自动生成过程图形

技术领域

本发明总体上涉及一种通过使用OPC UA规范生成待显示图形对象的集合的方法和设备。

背景技术

OPC统一架构（OPC UA）是一种独立于平台的协议，其规定了如何在不同系统、软件应用和硬件设备之间交换数据。OPC UA使得能够在软件应用之间进行数据交换而独立于应用的提供商、所支持的操作系统和所使用的编程语言。

在当今的过程工业中，过程图形通常使用图形构建器被构建，例如ABB系统800xA包括图形构建器，并且该特定领域中的大多数系统亦是如此。这些图形构建器促进了过程图形的构建，因为它们辅助用户以使用预定的图形构建模块构建实际对象的图形表示形式。图形构建器还辅助用户将图形对象连接到经常经由OPC所提供的过程的实时数据。图形对象并不需要是动态的；其可以是静态的以用作有待在其它图形中使用的通用构建模块。所生成的图形对象还可以包含用于过程控制、导航和无效数据指示的内置功能。例如如果数据超出所指定的上限或者下限，图形对象还可以视觉化。

常规图形构建器所存在的问题在于，需要开发人员的大量编程工作以便创建图形对象，尤其是在尝试针对某个工业过程限定完整的图形对象环境时。进一步地，当以不同产业为目标时，针对特定工业过程所创建的图形对象的集合不能必然地在不同工业过程中被重复使用，这存在着需要大量工程的缺陷。

发明内容

本发明的总体目的是解决或者至少缓解以上所描述的本领域中的问题。

在本发明的第一方面，该目标由一种通过使用OPC UA规范生成待显示图形对象的集合的方法而实现。该方法包括通过使用OPCUA节点指示待显示图形对象，所述图形对象表示所监视过程的物理组件。此外，该方法包括通过使用OPC UA引用来指示在显示时所指示的图形对象应当如何被互连到另一个所指示的图形对象。接下来，将相应的OPC UA节点与对应的预定图形对象关联，从所述关联生成图形对象的集合并且依据所指示的互连对该集合中的个体图形对象进行互连。最后，显示所生成的图形对象的集合。

在本发明的第二方面，该目标由一种通过使用OPC UA规范生成待显示图形对象的集合的设备而实现。该设备被布置为接收源代码，该源代码通过使用OPC UA节点指示待显示的图形对象。该图形对象表示所监视过程的物理组件。该源代码通过使用OPC UA引用进一步地指示在显示时所指示的图形对象应当如何被互连到另一所指示图形对象。该设备进一步被布置为将相应的OPC UA节点与对应的预定图形对象关联，从所述关联生成图形对象的集合，依据所指示的互连对该集合中的个体图形对象进行互连，并且提供所生成的图形对象集合用于显示。

因此，OPC UA的能力被用来从所建立且预定的OPC UA术语的组合而生成图形对象。因此减小了对现有技术的图形构建器的需求。

OPC UA呈现了面向对象的协议来表示控制器数据。OPC UA的基本建模概念是节点和引用。每个节点利用例如id、名称、描述、数值的属性进行描述。为了自动生成要在屏幕上进行显示的图形对象，要浏览和理解OPC UA协议的实施。

下文将对附加的特征和优点进行公开。

附图说明

现将参考附图通过非限制性示例对本发明的实施例及其优点进行描述，其中：

图1图示了本发明实施例中所要监视的工业过程，和

图2图示了根据本发明实施例的创建图1所描绘的工业过程的图形对象的过程。

具体实施方式

图1图示了依据本发明实施例的所要监视的工业过程100。该工业过程以管道101向阀门102输送例如汽油的液体的形式进行例示。如果有任何汽油应当经由管道101被送至储油罐103，该阀门确定汽油的量。在该特定示例中，储油罐中的汽油水平为10个单位。汽油从储油罐被供应到电机104。应当注意的是，该示例主要是示例性的并且在实际情形中，所要监视的工业过程通常相当复杂。

现在，为了能够通过使用OPC UA对工业过程100进行监视，将该过程的组件连接到相应的OPC服务器105、106、107以便从组件102、103、104收集OPC数据。在组件允许外部控制的情况下，用来控制该组件的OPC数据可以被发送到相应的OPC服务器。例如，OPS服务器105可以收集与汽油通过阀门102的流动相关的数据，但是也可以允许通过使用用于控制的OPC数据而对通过阀门的流动进行控制以使得储油罐103中的汽油水平能够得以调整。在该特定示例中，储油罐103是相对被动的过程组件，其并不提供任何适当控制，但是其向OPC服务器106送出有关汽油水平的数据。最后，OPC服务器107从电机104收集有关电机速度的数据。进一步地，电机速度能够由OPC服务器107在供应适当OPC数据时进行调整。

OPC服务器通常被连接到总线108以便将所测量的过程数据传到操作员工作站109并且从操作员工作站109接收过程控制数据。

为了使操作员能够在其工作站109对工业过程进行监视，必须要提供工业过程的图形表示。该图形表示通常看上去与图1中所描绘的工业过程非常相似。

在OPC UA中，已经建立了其中能够利用对象、属性、结构等对物理对象进行定义的术语。OPC UA服务器使得诸如工作站109的其客户端能够看到的信息集合被称作地址空间（AddressSpace）。OPC UA地址空间将其内容表示为通过引用（References）进行连接的节点（Nodes）的集合。这是本领域公知的术语并且将不再进一步进行详细的解释。地址空间中的节点被用来表示实际对象，例如图1中的管道101、阀门102、储油罐103和电机104。

在本发明的实施例中，通过利用OPC UA中使用面向对象协议来表示OPC服务器数据的特征来获得工业过程的图形表示。OPC UA中的基本建模概念是以上所提到的节点和引用。每个节点利用例如id、名称、描述、数值等的属性进行描述。为了自动生成要在屏幕上进行显示的图形对象，对OPC UA协议的实施方式进行浏览和解释。

因此，节点类型可以与图形表示相关。在示例性实施例中，一个节点例如可以表示图1的阀门102，而另一个节点可以表示储油罐103，以及再另外的节点可以表示电机104。

图形对象的集合在图形“库”中被创建和存储。为了创建图1中所例示的工业过程的图形表示，将必须要使用四个节点（“管道”、“阀门”、“储油罐”和“电机”），并且必须要创建对应的图形对象。一旦完成了这样的工作，任何操作员都可以轻易使用所建立的OPC UA术语来制作其自己的任何工业过程的图形表示。进一步地，可以将所创建的图形对象重复使用并且分发给其它操作员。

例如，操作员（或任何希望创建过程图形的其它人员）可以在脚本中输入节点类型，并且因此指示其想要将哪个图形对象包括在图形表示之中。

此后，操作员可以指示不同节点应当如何进行互连。为了这个目的，可以使用已经建立的OPC UA的引用概念。同样，这可以以适当方式在脚本中被输入来指示以上节点类型所指示的图形对象应当如何被互连到其它所指示的节点类型。

随后，对该脚本进行计算机解释以使得该脚本中每个所指示的OPC UA节点与存储在库中的相应的一个所创建的图形对象关联。因此，每个所指示的节点与对应的图形节点关联。该解释通常通过对该脚本的源代码进行编译来体现。此外，在计算机解释中，生成表示所监视工业过程的物理组件的图形对象的集合。为了这个目的，利用OPC UA节点与图形对象的关联，并且所指示的引用将确定每个图形对象应当如何被连接到另一个所指示的图形对象。因此，在该示例中，阀门102可以被限定为针对储油罐103的输入元件，而电机104则可以被限定为输出元件。最后，显示所生成的图形对象的集合。

图2图示了根据本发明实施例的创建图1中所描绘的工业过程的图形对象的过程。图1中的工作站109通过计算机屏幕110和计算机113来实现，操作员在对图1中的工业过程100进行监控时通常位于该计算机屏幕110处。如之前已经描述的，操作员通过键盘（未示出）在脚本111中输入适当OPC UA术语以限定要被图形图示的过程。在本发明的实施例中，这是通过使用OPC UA节点和引用的概念来完成的。

随后，操作员按下“编译”按钮，其中在步骤112对脚本中所输入的文本或源代码进行编译（即计算机解释）以使得该脚本中每个所指示的OPC UA节点与存储在库中的所创建的图形对象的一个关联。因此，每个所指示节点与对应的图形对象关联。此后，当计算机113已经完成编译时，生成并显示表示所监视工业过程的物理组件的图形对象的集合114。

在本发明另外的实施例中，采用OPC UA所支持的属性（Attributes）的概念。例如，参考图1，对应于储油罐103的节点可以提供读取类型的属性以使得储油罐的实际水平能够在OPC服务器106被读取并且在工作站109所生成的工业过程100的图形表示上呈现给操作员。

在另外的实施例中，可能向节点指定以写入类型的属性。参考图1，所期望的是对经过阀门102的流动进行控制以获得储油罐103中所期望的汽油水平。这可以通过向阀门提供以写入类型的属性以使得适当的控制信号经由OPC服务器105被传输到阀门102而将储油罐水平设置在所期望水平来完成。

本领域技术人员意识到，本发明绝非被局限于以上所描述的示例。与之相反，可能在所附权利要求的范围内进行许多修改和变化。

Claims

1.一种通过使用OPC UA规范生成待显示图形对象的集合（114）的方法，所述方法包括：

通过使用OPC UA节点指示待显示图形对象，所述图形对象表示所监视过程（100）的物理组件（101-104）；

通过使用OPC UA引用来指示在显示时所指示的图形对象应当如何被互连到另一所指示的图形对象；

将相应的OPC UA节点与对应的预定图形对象关联；

从所述关联生成所述图形对象的集合并且依据所指示的互连对所述集合中的个体图形对象进行互连；以及

显示所生成的图形对象的集合。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

通过使用OPC UA属性向所述所指示的图形对象的至少一个指定数据数值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述所指定的数据数值是写入类型，所述写入类型指示所述所指定的数据数值要被发送到与所述至少一个所指示的图形对象对应的物理组件以便控制由所述OPC UA属性所规定的物理组件的属性。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述所指定的数据数值是读取类型，所述读取类型指示所述所指定的数据数值要从所述物理组件被读取，所述所指定的数据数值对应由所述OPC UA属性所规定的属性。

5.根据之前任一项权利要求所述的方法，其中所述相应的OPCUA节点与对应的预定图形对象的关联和从所述关联生成所述图形对象的集合并且依据所指示的互连对所述集合中的个体图形对象进行互连是通过以下操作来进行的：

对指示所述待显示图形对象以及在显示时所述所指示的图形对象应当如何彼此互连的源代码进行编译。

6.一种用于通过使用OPC UA规范生成待显示图形对象的集合（114）的设备（109），所述设备被布置为：

接收源代码，所述源代码通过使用OPC UA节点指示待显示图形对象，所述图形对象表示所监视过程（100）的物理组件（101-104），并且所述源代码进一步通过使用OPC UA引用来指示在显示时所指示的图形对象应当如何被互连到另一所指示的图形对象

将相应的OPC UA节点与对应的预定图形对象关联，

从所述关联生成所述图形对象的集合，依据所指示的互连对所述集合中的所述个体图形对象进行互连，并且提供所生成的图形对象集合用于显示。

7.根据权利要求6所述的设备（109），进一步被布置为：

通过使用OPC UA属性向至少一个所述所指示的图形对象指定数据数值。

8.根据权利要求7所述的设备（109），其中所述所指定的数据数值是写入类型，所述写入类型指示所述所指定的数据数值要被发送到与所述至少一个所指示的图形对象对应的物理组件以便对由所述OPC UA属性所规定的物理组件的属性进行控制。

9.根据权利要求7所述的设备（109），其中所述所指定的数据数值是读取类型，所述读取类型指示所述所指定的数据数值要从所述物理组件被读取，所述所指定的数据数值对应于由所述OPC UA属性所规定的属性。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的设备（109），进一步被布置为通过以下操作来将进行所述相应的OPC UA节点与对应的预定图形对象的关联并且从所述关联生成所述图形对象的集合，以及依据所指示的互连对所述集合中的个体图形对象进行互连：

对指示所述待显示图形对象以及在显示时所指示的图形对象应当如何彼此互连的源代码进行编译。

11.根据权利要求6-10中任一项所述的设备（109），进一步包括：

存储器（114），被布置为存储要与所指示的相应OPC UA节点关联的所述图形对象。

12.根据权利要求6-11中任一项所述的设备（109），进一步包括：

显示设备（110），被布置为显示所生成的图形对象的集合。

13.根据权利要求6-12中任一项所述的设备（109），进一步包括：

能够在其中输入所述源代码的文本编辑设备（112）。