CN108494763A - 一种opc-ua数据通信处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种OPC‑UA数据通信处理方法,所述OPC‑UA即OPC统一架构是OPC基金会创建的新技术,更加安全、可靠、中性,为制造现场到生产计划或企业资源计划系统传输原始数据和预处理信息。本方法将OPC‑UA应用到控制系统与现场设备的通信中,与传统的使用OPC与设备通信的方法相比,由于OPC‑UA不再基于分布式组件对象模型,而是以面向服务的架构为基础,因此可以连接更多的设备。另外,由于增加了安全认证,所有设备信息数据只能发送至授权应用及授权人员。因此通过使用本发明所述的OPC‑UA数据通信处理方法,可以解决工业控制系统与现场设备通信安全不能保证以及不能连接多种类型设备的问题。

Description

一种OPC-UA数据通信处理方法
技术领域
本发明涉及数据通信处理方法,具体说是一种用于工业控制系统与现场设备通信的一种基于OPC-UA的数据通信处理方法。
背景技术
在自动化控制系统中,与现场设备的通信至关重要,在以往的实践中使用OPC实现与设备通信,由于OPC基于分布式组件对象模型(DCOM),因此可以连接设备类型有限,而且配置较为复杂。另外,传统方式的数据通信没有安全认证,不能保证设备数据的通信安全。
发明内容
针对现在技术通信安全性不高和连接设备类型有限等不足之处,本发明要解决的技术问题是提供一种用于工业控制系统与现场设备通信的一种基于OPC-UA的数据通信处理方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种用于工业控制系统与现场设备通信的基于OPC-UA数据通信处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,配置控制系统监控网络;
步骤2,开启RTDB实时数据库服务;
步骤3,通过数据项配置工具添加OPC-UA变量组;
步骤4,配置访问方式及频率;
步骤5,配置OPC-UA服务器地址;
步骤6,添加数据项,遍历OPC-UA服务器的所有数据,选择要访问数据点;
步骤7,将数据点的路径写入新增数据项的PATH属性中;
步骤8,运行实时数据库服务程序;
步骤9,开启运行OPC-UA客户端服务程序;
步骤10,通过数据项配置工具读取访问的OPC-UA数据点。
所述步骤1中,配置控制系统监控网络,此监控网络是控制系统所监控的工业现场的实际网络地址与计算机节点,所述网络地址包括主网IP及备网IP,所述计算机节点包括数据服务器、操作员站和工程师站。
在所述步骤2中,开启RTDB实时数据库服务,所述RTDB是控制系统的实时数据库服务用于获取并分发实时数据。
在所述步骤3中,通过数据项配置工具添加OPC-UA变量组,所述数据项配置工具是控制系统中用于添加和设置数据点属性的工具,支持系统变量、复合变量、IO变量与OPC-UA变量四种,此处添加OPC-UA类型变量组。
所述步骤4中,配置访问方式及频率,访问方式包括subscribe、read两种。
所述步骤5中,配置OPC-UA服务器地址,控制系统的数据项配置工具遍历OPC-UA服务器地址,选择要访问的OPC UA SERVER。
所述步骤6中,添加数据项,遍历OPC-UA服务器的所有数据,选择要访问数据点,在步骤3中所述的通过数据项配置工具添加OPC-UA变量组,添加一个OPC-UA数据项,根据实际情况填写数据点的属性。根据所述步骤5中的OPC-UA服务器地址,遍历该服务器上的数据点,选择要访问的数据。
所述步骤7中,将数据点的路径写入新增数据项的PATH属性中,用于所述步骤2中RTDB实时数据库服务获取该数据点的数据。
所述步骤8中,运行实时数据库服务程序,由于新增OPC-UA数据项,改变了IO文件,因此需要重新启动实时数据库服务程序。
所述步骤9中,开启运行OPC-UA客户端服务程序,用于与OPC-UA保持通信,获取OPCUA SERVER数据。
所述步骤10中,通过数据项配置工具读取访问的OPC-UA数据点,用于验证通过OPC-UA数据通信处理方法可以成功获取设备数据。
本发明的优点是:由于增加了安全认证,所有设备信息数据只能发送至授权应用及授权人员。因此通过使用本发明所述的OPC-UA数据通信处理方法,可以解决工业控制系统与现场设备通信安全不能保证以及不能连接多种类型设备的问题。
附图说明
图1为本发明整体流程示意图;
图2为本发明实时数据库获取OPC-UA数据的流程图;
图3为本发明OPC-UA数据通信处理方法的安全认证的流程图。
具体实施方式
下面根据附图1-3对本发明作详细说明。
本发明公开一种OPC-UA数据通信处理方法,所述OPC-UA即OPC统一架构(OPCUnified Architecture)是OPC基金会(OPC Foundation)创建的新技术,更加安全、可靠、中性(与供应商无关),为制造现场到生产计划或企业资源计划(ERP)系统传输原始数据和预处理信息。本方法将OPC-UA应用到控制系统与现场设备的通信中,与传统的使用OPC与设备通信的方法相比,由于OPC-UA不再基于分布式组件对象模型(DCOM),而是以面向服务的架构(SOA)为基础,因此可以连接更多的设备。
一种OPC-UA数据通信处理方法,包括以下步骤:
步骤1,配置控制系统监控网络;
步骤2,开启RTDB实时数据库服务;
步骤3,通过数据项配置工具添加OPC-UA变量组;
步骤4,配置访问方式及频率;
步骤5,配置OPC-UA服务器地址;
步骤6,添加数据项,遍历OPC-UA服务器的所有数据,选择要访问数据点;
步骤7,将数据点的路径写入新增数据项的PATH属性中;
步骤8,运行实时数据库服务程序;
步骤9,开启运行OPC-UA客户端服务程序;
步骤10,通过数据项配置工具读取访问的OPC-UA数据点。
在所述步骤1中,配置控制系统监控网络,此监控网络是控制系统所监控的工业现场的实际网络地址与计算机节点,所述网络地址包括主网IP及备网IP,所述计算机节点包括数据服务器、操作员站和工程师站。
在所述步骤2中,开启RTDB实时数据库服务,所述RTDB是控制系统的实时数据库服务用于获取并分发实时数据。
在所述步骤3中,通过数据项配置工具添加OPC-UA变量组,所述数据项配置工具是控制系统中用于添加和设置数据点属性的工具,支持系统变量、复合变量、IO变量与OPC-UA变量四种,此处添加OPC-UA类型变量组。
所述步骤4中,配置访问方式及频率,访问方式包括subscribe、read两种。
所述步骤5中,配置OPC-UA服务器地址,控制系统的数据项配置工具遍历OPC-UA服务器地址,选择要访问的OPC UA SERVER。
所述步骤6中,添加数据项,遍历OPC-UA服务器的所有数据,选择要访问数据点,在步骤3中所述的通过数据项配置工具添加OPC-UA变量组,添加一个OPC-UA数据项,根据实际情况填写数据点的属性。所述步骤5中的OPC-UA服务器地址,遍历该服务器上的数据点,选择要访问的数据。
所述步骤7中,将数据点的路径写入新增数据项的PATH属性中,用于所述步骤2中RTDB实时数据库服务获取该数据点的数据。
所述步骤8中,运行实时数据库服务程序,由于新增OPC-UA数据项,改变了IO文件,因此需要重新启动实时数据库服务程序。
所述步骤9中,开启运行OPC-UA客户端服务程序,用于与OPC-UA保持通信,获取OPCUA SERVER数据。
所述步骤10中,通过数据项配置工具读取访问的OPC-UA数据点,用于验证通过OPC-UA数据通信处理方法可以成功获取设备数据。
如图1所示,为本发明整体流程示意图。
配置控制系统监控网络;
开启RTDB实时数据库服务;
通过数据项配置工具添加OPC-UA变量组;
配置访问方式及频率;
配置OPC-UA服务器地址;
如果连接OPC UA Server成功则继续,否则发送错误报告并退出;
添加数据项,遍历OPC-UA服务器的所有数据,选择要访问数据点;
将数据点的路径写入新增数据项的PATH属性中;
运行实时数据库服务程序;
开启运行OPC-UA客户端服务程序;
通过数据项配置工具读取访问的OPC-UA数据点。
如图2所示,实时数据库获取OPC-UA数据流程如下。
实时数据库程序读取IO文件,获取变量的属性值,即OPC UA Server地址,访问方式及频率;
连接OPC UA Server;
如果与连接成功则继续,否则尝试重连;
获取root根节点信息;
获取root的子节点;
如果子节点为终端节点则根据访问方式的不同,读取此节点的值写入内存,否则节点获取其子节点信息;
直到遍历所有节点,并获取其信息。
如图3所示,OPC-UA数据通信处理方法的安全认证包括以下流程:
OPC UA服务器与OPC UA客户端之间将建立一个非对称加密的安全通信通道;
发起连接时相互验证安全证书是否存在于可信任列表中;
证书颁发机构负责创建和发行证书,证书是电子ID及相关联的私钥;
自签名证书是指没有证书颁发机构数字证书。这些证书可以授权给任何人,可以使用在UA应用程序的管理员的情况下能够验证声称通过评审内容本身;
信任列表是一个可信的应用程序实例的证书集合;
管理员设置并更新信任列表的内容;
所有证书储存在证书库中,分为Windows和OpenSSL证书库;
撤销列表,即已被CA撤销证书,如果一个应用实例包括在此列表中,将无法连接OPC UA服务器并获取数据。

Claims (10)

1.一种OPC-UA数据通信处理方法,其特征在于:本发明主要提供针对工业控制系统与现场设备通信安全不能保证以及不能连接多种类型设备的问题的数据通信处理方法;
包括以下步骤:
步骤1,配置控制系统监控网络;
步骤2,开启RTDB实时数据库服务;
步骤3,通过数据项配置工具添加OPC-UA变量组;
步骤4,配置访问方式及频率;
步骤5,配置OPC-UA服务器地址;
步骤6,添加数据项,遍历OPC-UA服务器的所有数据,选择要访问数据点;
步骤7,将数据点的路径写入新增数据项的PATH属性中;
步骤8,运行实时数据库服务程序;
步骤9,开启运行OPC-UA客户端服务程序;
步骤10,通过数据项配置工具读取访问的OPC-UA数据点。
2.按照权利要求1所述的一种OPC-UA数据通信处理方法,其特征在于:在所述步骤1中,配置控制系统监控网络,此监控网络是控制系统所监控的工业现场的实际网络地址与计算机节点,所述网络地址包括主网IP及备网IP,所述计算机节点包括数据服务器、操作员站和工程师站。
3.按照权利要求1所述的一种OPC-UA数据通信处理方法,其特征在于:在所述步骤2中,开启RTDB实时数据库服务,所述RTDB是控制系统的实时数据库服务,用于获取并分发实时数据。
4.按照权利要求1所述的一种OPC-UA数据通信处理方法,其特征在于:在所述步骤3中,通过数据项配置工具添加OPC-UA变量组,所述数据项配置工具是控制系统中用于添加和设置数据点属性的工具,支持系统变量、复合变量、IO变量与OPC-UA变量四种,此处添加OPC-UA类型变量组。
5.按照权利要求1所述的一种OPC-UA数据通信处理方法,其特征在于:所述步骤4中,配置访问方式及频率,访问方式包括subscribe、read两种。
6.按照权利要求1所述的一种OPC-UA数据通信处理方法,其特征在于:所述步骤5中,配置OPC-UA服务器地址,控制系统的数据项配置工具遍历OPC-UA服务器地址,选择要访问的OPC UA Server。
7.按照权利要求1所述的一种OPC-UA数据通信处理方法,其特征在于:所述步骤6中,添加数据项,遍历OPC-UA服务器的所有数据,选择要访问数据点,在步骤3中所述的通过数据项配置工具添加OPC-UA变量组,添加一个OPC-UA数据项,根据实际情况填写数据点的属性;步骤5中的OPC-UA服务器地址,遍历该服务器上的数据点,选择要访问的数据。
8.按照权利要求1所述的一种OPC-UA数据通信处理方法,其特征在于:所述步骤7中,将数据点的路径写入新增数据项的PATH属性中,用于步骤2中RTDB实时数据库服务获取该数据点的数据。
9.按照权利要求1所述的一种OPC-UA数据通信处理方法,其特征在于:所述步骤8中,运行实时数据库服务程序,由于新增OPC-UA数据项,改变了IO文件,因此需要重新启动实时数据库服务程序。
10.按照权利要求1所述的一种OPC-UA数据通信处理方法,其特征在于:所述步骤9中,开启运行OPC-UA客户端服务程序,用于与OPC-UA保持通信,获取OPC UA Server数据;
所述步骤10中,通过数据项配置工具读取访问的OPC-UA数据点,用于验证通过OPC-UA数据通信处理方法可以成功获取设备数据。
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