CN104488243B - 对服务器中的变量的写入访问 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助OPC‑UA来优化对服务器(3，3.1，3.2)中的至少一个变量(2)进行的客户端(1，1.1，1.2)的重复写入访问的方法。在此，在服务器(3，3.1，3.2)上提供用于重复写入访问的调用方法，调用方法包括用于重复写入访问的访问时间区间和至少一个变量(2)的通知。客户端(1，1.1，1.2)在服务器(3，3.1，3.2)上调用该调用方法，并且在这个过程中向服务器(3，3.1，3.2)通知用于重复写入访问的访问时间区间和至少一个变量(2)。服务器(3，3.1，3.2)建立用于重复写入访问的数据结构(11)并且在访问时间区间期间保持该数据结构。在访问时间区间期间，至少一个变量(2)的待写入的数值由客户端(1，1.1，1.2)传送给服务器(3，3.1，3.2)，并且服务器(3，3.1，3.2)将每个由客户端(1，1.1，1.2)传送的数值分配给相对应的变量(2)。

Description

对服务器中的变量的写入访问
技术领域
本发明涉及一种用于借助OPC-UA来优化对服务器中的至少一个变量进行的客户端的重复写入访问的方法。
背景技术
OPC-UA(＝OPC统一架构(OPC Unfied Architecture))是一种通讯协议和信息模型，以用于使不同的自动化技术的组件(设备)通讯，参阅http：//www.opcfoundation.org。
OPC-UA受严格的客户端服务器模型(Client-Server-Modell)的约束，也就是说，服务器提供由服务器的客户端询问的信息。在此，客户端和服务器之间的通讯由客户端发起，也就是说总是在客户端中开始并且因此是不对称的。如果要两个部件(设备)同样有权利(对称地)彼此通讯，那么现今二者必须同时是客户端和服务器。因为在客户端和服务器在该处能够位于网络中的传输层上存在限制，每个客户端也不是在任何情况中都能够成为服务器。此外，通讯设备的同时的客户端和服务器功能性对于这两个设备需要开发和资源上的更高的耗费。这种耗费尤其在野外区域中通常是不合理的，因为在该处使用的设备和网络通常是功率较弱的。
在野外区域中，传感器和执行器提供过程值或影响过程。该过程值由例如在传感器或执行器上实行的OPC-UA服务器提供。这种传感器和执行器通常是功率极低的设备，而接收传感器或执行器的数据的设备与传感器和执行器相比功率明显更强的。这背离了对客户端和服务器的一般理解、即服务器是功率较强的机器。
网络中的一个设备中的不同设备、特别是执行器被重复地操控。因此，例如执行器循环地获得额定值发生器的新数值，并且传感器持续地提供新的能写入的数值。
US 2010/0205613 A1公开了用于时间上受限地应用自身在时间上不受限制的功能的一种方法、一种装置和一种系统。在此，功能封装在时间受限的方法适配器(Methodenadapter)中，方法适配器能够由调出器调出。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种用于在网络中借助OPC-UA通讯优化对服务器中的至少一个变量进行的客户端的重复写入访问的方法。此外，本发明的目的在于，提出一种用于执行所述方法的硬件。
在根据本发明的方法中，借助OPC-UA通讯优化对服务器中的至少一个变量进行的客户端的重复写入访问的过程。在此，在服务器上提供用于重复写入访问的调用方法，其中，调用方法包括用于重复写入访问的访问时间区间和至少一个变量的通知。调用方法由客户端在服务器上调用，并且在此过程中向服务器通知重复写入访问的访问时间区间和至少一个变量。在通过客户端调用该调用方法之后，由服务器为重复写入访问建立数据结构并且在访问时间区间期间保持该数据结构。在访问时间区间期间，至少一个变量的待写入的数值由客户端传送给服务器。每个由客户端传送的数值由服务器借助数据结构分配给相对应的变量。
在此，服务器中的变量在这里和在下文中理解为一种变量，其作为OPC-UA节点存储在服务器的地址空间中。此外，服务器在这里和在下文中总是理解为OPC-UA服务器并且客户端总是理解为OPC-UA客户端。
因此，根据本发明由服务器为客户端提供数据结构，在客户端通过调用相应的调用方法而已经在服务器中为以下进行登记之后，客户端借助于该数据结构能够重复地将一个或多个变量的数值写入服务器中。在此，借助调用方法确定，以这种方式能够写入的一个或多个变量和实现上述的时间段。
在重复写入或改变变量的数值时，与常规的OPC-UA不同，服务器因此不为客户端的每个写入访问构建新的、在写入访问之后再次解除的数据结构。这减轻了服务器的负荷，因为不必为每个写入访问构建和解除用于确定所涉及的变量、这些变量的特性和特性质量的单独的数据结构，并且因此提高了服务器的能实现的吞吐速率。特别地，这有利地减轻了例如在网络的传感器或执行器上实行的低功率的服务器的负荷。
因此，根据本发明的方法为常规的OPC-UA补充了能解释为写入订阅(Schreib-Subscription)的结构。常规的OPC-UA订阅(OPC-UA-Subscription)为客户端实现了，为了重复读取一定数量的变量的数值而在服务器中登记，其中在客户端登记之后，这些变量的数值变化由服务器通知客户端。根据本发明的方法设置模拟的写入订阅，在能固定的访问时间区间期间，客户端借助该写入订阅能够写入和改变服务器中的一个或多个变量的数值。
在本发明的优选的设计方案中，由服务器建立的数据结构在访问时间区间结束之后删除。
因此有利地，在不再需要数据结构之后，用于数据结构的存储空间再次是能使用的。
在本发明的另一个优选的设计方案中，由服务器为数据结构分配唯一的识别码并且该识别码由服务器通知给客户端。
因此，有利地告知了客户端关于数据结构的建立和可用性的信息，从而客户端获知，客户端能够并且从何时起能够使变量的数值改变写入。识别码有利地实现了对所建立的数据结构的唯一的标志，该数据结构能够由客户端和服务器在后续的通讯中使用。
在本发明的另一个优选的设计方案中，在每次写入至少一个变量的数值之后，写入报文由服务器发送给客户端，以便向客户端通知写入了数值。
因此，有利地向客户端通知变量的客户端所期望的数值改变。特别地，客户端通过没有写入报文而获知，可能没有实施客户端所期望的数值改变，从而客户端能够重新将期望的数值改变传送给服务器。
根据本发明的硬件设计用于，执行根据本发明的方法并且因此能够实现本方法的上述优点。
根据本发明的客户端相应地设计为，在服务器上调用用于重复写入访问的调用方法并且因此将用于重复写入访问的访问时间区间和至少一个变量通知给服务器，并且在访问时间区间期间，至少一个变量的待写入的数值由客户端传送给服务器。
根据本发明的服务器设计用于，提供用于重复写入访问的调用方法，在通过客户端调用了该调用方法之后，建立用于重复写入访问的数据结构并且在访问时间区间期间保持该数据结构，并且借助数据结构写入至少一个变量的由客户端传送的待写入的数值。
在本发明的优选的设计方案中，服务器设计用于，在访问时间区间结束之后删除由其建立的数据结构，和/或为数据结构分配唯一的识别码并且将识别码通知给客户端，和/或在每次写入至少一个变量的数值之后向客户端发送写入报文，以便向客户端告知写入了数值。
根据本发明的网络包括至少一个根据本发明的客户端和至少一个根据本发明的服务器。
附图说明
本发明的上述属性、特征和优点以及如何实现这些的方式和方法结合下面借助附图详细阐述的对实施例的说明而更清楚易懂。在此示出：
图1示意性示出了客户端根据现有技术对服务器中的变量的重复OPC-UA写入访问，
图2示意性示出了两个设备，其根据现有技术通过OPC-UA订阅彼此通讯，
图3示意性示出了为了客户端对服务器中的变量的重复写入访问而生成数据结构，
图4示意性示出了客户端对服务器中的变量的重复写入访问。
彼此相应的部分在所有附图中以相同的参考标号标出。
具体实施方式
图1示意性示出了客户端1根据现有技术对服务器3中的变量2的重复OPC-UA写入访问。在此，在网络4中于第一设备5上实行客户端1。服务器3在网络4中于第二设备6上实行。
第二设备6例如是执行器、例如发动机，并且第一设备5是用于执行器的额定值发生器或者网关(Gateway)，该网关通过网络4接收用于执行器的额定值、例如额定轴交角并且将其转发到执行器上。
变量2的数值是额定值，其由客户端1通过重复OPC-UA写入访问改变。为此，对于每次额定值改变，客户端1向服务器3发送单独的OPC-UA写入请求7，8，9。写入请求7，8，9彼此独立地由服务器3处理。也就是说，对于每个写入请求7，8，9而言，由客户端1重新构建包括对变量2的、特性和特性质量的确定的所有写入上下文(Schreibkontext)并且将其传输给服务器3。写入请求7，8，9由服务器3接收并且为了分配变量2的数值改变而彼此独立地分析。
此外，第二设备6在服务器3中将与客户端1的常规OPC-UA订阅10相关的实际值通知给第一设备5。在上述观察的实例中，第二设备6是发动机，可能的实际值例如是发动机的当前的轴交角。在此，每个实际值存储在这里未示出的其他变量中，客户端1借助OPC-UA订阅10对变量进行登记并且变量的数值改变由服务器3在OPC-UA订阅10的框架内通知给客户端1。
持续地重新构建客户端1对服务器3的变量2的OPC-UA写入访问显著地加重了客户端1和服务器3的负载并且减小了可能的数据吞吐率。
图2示意性示出了用于图1中示出的两个设备5，6的第二可能性，根据现有技术利用常规的OPC-UA在网络4中交换并且更新额定值和实际值。为此，在第一设备5上实行第一客户端1.1和第一服务器3.1，并且在第二设备上实行第二客户端1.2和第二服务器3.2。如图1中示出的实例，当前的实际值在第二设备6的第二服务器3.2中通过第一客户端1.1的常规的第一OPC-UA订阅10.1传输到第一设备5上。然而，额定值改变由第一设备5通过常规的第二OPC-UA订阅10.2通知给第二设备6，第二客户端1.2利用该订阅对第一服务器3.1中的变量2进行登记。虽然这种在设备5，6之间交换实际值和额定值的改变避免了如图1中所示实例中的持续地重新建立OPC-UA写入访问，但是取而代之地需要在两个设备5，6上分别实行客户端1.1，1.2和服务器3.1和3.2。然而，这种同时的客户端和服务器功能是耗费很大的并且由于上面已经描述的原因不能为每个网络设备都实现。
图3和4示出客户端1借助OPC-UA在网络4中对服务器3中的变量2的根据本发明的重复写入访问。
图3示意性示出为了客户端1对服务器3中的变量2的重复写入访问而产生数据结构11。在服务器3上提供用于重复写入访问的调用方法、生成写入订阅(CreateWriteSubscription)。调用方法包括对用于重复写入访问的访问时间区间和至少一个变量2的通知。
客户端1的例如在250ms的访问时间区间期间期望对变量2写入访问的应用12，将该期望通知给客户端1的客户端OPC-UA通讯栈13(Client-OPC-UA-Kommunikation)。然后，客户端OPC-UA通讯栈13产生具有调用、生成写入订阅(2，250ms)的相应的调用报文14并且通过网络4将调用报文14发送到服务器3上。
服务器3的服务器OPC-UA通讯栈15(Server-OPC-UA-Kommunikation)接收调用报文14。随后，服务器3为客户端1建立用于重复写入访问变量2的数据结构11，为数据结构11分配唯一的识别码并且数据结构11在访问时间区间期间维持不变。在建立数据结构11之后，服务器OPC-UA通讯栈15生成建立报文16，建立报文包括数据结构11的识别码并且确认了数据结构11的建立，并且建立报文16通过网络4发送到客户端1上，以便将数据结构11的建立及其识别码通知给客户端1。
客户端OPC-UA通讯栈13接收建立报文16并且将数据结构11的识别码通知给客户端1的应用12。
图4示意性示出客户端1对服务器3中的变量2的重复写入访问。
为了在访问时间区间期间改变变量2的数值，客户端1通过网络4将数值改变报文17发送给服务器3，数值改变报文包括数据结构11的识别码和变量2的新数值。随后，服务器3为变量2分配新数值并且将写入报文18发送给客户端1，写入报文确认了数值改变的执行。
不同于根据图1描述的常规的重复OPC-UA写入访问，数据结构11仅仅建立一次并且用于变量2的在访问时间区间期间进行的每次数值改变。为此，参与的设备5，6不需要如根据图2描述的实例一样地既具有客户端功能而且也具有服务器功能。
与根据OPC-UA规范的常规的OPC-UA订阅10相似的数据结构11具有以下区别，即数据结构使得客户端1能够替代读取访问地对变量2进行重复写入访问。因此，数据结构11能够解释为并称为写入订阅。
在此，调用方法、生成写入订阅相当于用于生成常规的OPC-UA订阅10的方式、生成订阅(CreateSubscription)。建立报文16相当于常规的OPC-UA订阅10的生成订阅响应(CreateSubscription-Response)。相当于OPC-UA订阅10的发布请求(Publish-Request)的数值改变报文17具有以下区别，即数值改变报文17已经包含变量2的改变的数值。相当于OPC-UA订阅10的发布响应(Publish-Response)的写入报文18具有以下区别，写入报文18仅仅包含状态信息(Statusinformation)，而不包含变量2的改变的数值。
虽然在细节上通过优选的实施例详细示出和描述了本发明，但本发明不局限于公开的实例，并且本领域技术人员能够由此推导出其他的变体，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于借助OPC统一架构来优化对服务器(3，3.1，3.2)中的至少一个变量(2)进行的客户端(1，1.1，1.2)的重复写入访问的方法，其中，
-在所述服务器(3，3.1，3.2)上提供用于重复写入访问的调用方法，其中，调用方法包括用于所述重复写入访问的访问时间区间和至少一个变量(2)的通知，
-所述客户端(1，1.1，1.2)在所述服务器(3，3.1，3.2)上调用所述调用方法并且在此过程中向所述服务器(3，3.1，3.2)通知用于所述重复写入访问的访问时间区间和至少一个所述变量(2)，
-在通过所述客户端(1，1.1，1.2)调用所述调用方法之后，所述服务器(3，3.1，3.2)建立用于所述重复写入访问的数据结构(11)并且在所述访问时间区间期间保持所述数据结构，
-在所述访问时间区间期间，所述客户端(1，1.1，1.2)将至少一个所述变量(2)的待写入的数值传送给所述服务器(3，3.1，3.2)，并且
-所述服务器(3，3.1，3.2)借助所述数据结构(11)将每个由所述客户端(1，1.1，1.2)传送的数值分配给相对应的所述变量(2)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述访问时间区间结束后删除由所述服务器(3，3.1，3.2)建立的所述数据结构(11)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由所述服务器(3，3.1，3.2)为所述数据结构(11)分配唯一的识别码，并且所述识别码由所述服务器(3，3.1，3.2)通知给所述客户端(1，1.1，1.2)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在每次写入至少一个所述变量(2)的数值之后，所述服务器(3，3.1，3.2)向所述客户端(1，1.1，1.2)发送给写入报文(18)，以便向所述客户端(1，1.1，1.2)通知写入所述数值。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在每次写入至少一个所述变量(2)的数值之后，所述服务器(3，3.1，3.2)向所述客户端(1，1.1，1.2)发送给写入报文(18)，以便向所述客户端(1，1.1，1.2)通知写入所述数值。
6.一种用于执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法的客户端(1，1.1，1.2)，其中，所述客户端(1，1.1，1.2)具有存储器、处理器以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现以下步骤：在服务器(3，3.1，3.2)上调用用于重复写入访问的调用方法，并且因此向所述服务器(3，3.1，3.2)通知用于所述重复写入访问的访问时间区间和至少一个变量(2)，并且在所述访问时间区间期间，向所述服务器(3，3.1，3.2)传送至少一个所述变量(2)的待写入的数值。
7.一种用于执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法的服务器(3，3.1，3.2)，其中，所述服务器(3，3.1，3.2)具有存储器、处理器以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现以下步骤：提供用于重复写入访问的调用方法，在通过客户端(1，1.1，1.2)调用所述调用方法之后，建立用于所述重复写入访问的数据结构(11)并且在访问时间区间期间保持所述数据结构，并且借助所述数据结构(11)写入至少一个变量(2)的、由所述客户端(1，1.1，1.2)传送的待写入的数值。
8.根据权利要求7所述的服务器(3，3.1，3.2)，其特征在于，所述服务器(3，3.1，3.2)设计用于，在所述访问时间区间结束后删除由所述服务器建立的所述数据结构(11)。
9.根据权利要求7或8所述的服务器(3，3.1，3.2)，其特征在于，所述服务器(3，3.1，3.2)设计用于，为所述数据结构(11)分配唯一的识别码并且向所述客户端(1，1.1，1.2)通知该识别码。
10.根据权利要求7或8所述的服务器(3，3.1，3.2)，其特征在于，所述服务器(3，3.1，3.2)设计用于，在每次写入至少一个所述变量(2)的数值之后向所述客户端(1，1.1，1.2)发送写入报文(18)，以便向所述客户端(1，1.1，1.2)确认写入所述数值。
11.根据权利要求9所述的服务器(3，3.1，3.2)，其特征在于，所述服务器(3，3.1，3.2)设计用于，在每次写入至少一个所述变量(2)的数值之后向所述客户端(1，1.1，1.2)发送写入报文(18)，以便向所述客户端(1，1.1，1.2)确认写入所述数值。
12.一种用于执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法的网络(4)，包括至少一个根据权利要求6所述的客户端(1，1.1，1.2)和至少一个根据权利要求7至11中任一项所述的服务器(3，3.1，3.2)。
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