CN110708240A

CN110708240A - 基于opc ua的物联网通用网关

Info

Publication number: CN110708240A
Application number: CN201910919696.0A
Authority: CN
Inventors: 韩丹涛; 赵艳领; 公彦杰; 王振; 王麟琨; 刘丹
Original assignee: Mechanical Industry Instrument And Meter Complex Art Institute For Economic Research
Current assignee: Mechanical Industry Instrument And Meter Complex Art Institute For Economic Research
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2020-01-17

Abstract

本发明实施例提供的一种基于OPC UA的物联网通用网关，设备信息模型描述文件加载模块，用于获取设备信息模型描述文件并解析生成驱动配置信息和OPC UA配置信息；数据采集模块，用于根据驱动配置信息驱动设备进行采集获得设备数据；内存映射模块，用于将设备数据与OPC UA地址空间进行关联生成数据与地址空间的映射关系；OPC UA生成模块，用于OPC UA配置信息和数据与地址空间的映射关系生成具备设备信息模型结构的OPC UA服务信息，系统架构清晰，实施简单方便，不受硬件接口的限制，可复制、可扩展的特点，集成成本低，可快速实现具备OPC UA功能的智能互联设备。

Description

基于OPC UA的物联网通用网关

技术领域

本发明涉及工业自动化技术领域，尤其涉及一种基于OPC UA的物联网通用网关。

背景技术

工业互联网是新一代信息技术与制造业深度融合的产物，不仅能为制造业乃至整个实体经济数字化、网络化、智能化升级提供新型网络基础设施支撑，还不断催生新模式、新业态和新产业。目前OPC UA技术被广泛认为是解决工业互联网互联互通最好的技术之一。OPC UA其可以被应用到从现场层、控制层、各类信息系统层面，适应于不同的运行环境和应用需求，与传统的现场总线、工业以太网、TCP/IP标准网络结合，也可以与最新的TSN时间敏感网络技术以及5G技术相结合。

工业互联网的互联互通尤其是现场设备与工业互联网平台之间的互联互通仍然存在着大量的问题，目前IEC国际电工委员会定义了23种现场总线和工业以太网，现场设备协议接口众多，从物理接口、协议规范、数据模型、操作模型等各个方面都存在着差异，为工业互联网的互联互通增加了极大的难度；现有的互联互通方法如FDT(现场设备集成工具)使用较为繁琐，有些方法如OPC依赖于特定的系统，互联互通的解决方案呈现定制化、不具有可复制、可扩展的特点，集成成本较高；互联互通不只是数据的通信，为了适应不同的应用需求，需要信息的复杂建模，可以适应从设备、单元、产线、车间、工厂、过程的基于模型的通信。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种基于OPC UA的物联网通用网关。

本发明实施例提供一种基于OPC UA的物联网通用网关，包括设备信息模型描述文件加载模块、数据采集模块、内存映射模块和OPC UA生成模块，其中：

所述设备信息模型描述文件加载模块，用于获取设备信息模型描述文件并解析生成驱动配置信息和OPC UA配置信息；

所述数据采集模块，用于根据所述驱动配置信息驱动设备进行采集获得设备数据；

所述内存映射模块，用于将所述设备数据与OPC UA地址空间进行关联生成数据与地址空间的映射关系；

所述OPC UA生成模块，用于根据OPC UA配置信息和所述数据与地址空间的映射关系生成具备设备信息模型结构的OPC UA服务信息。

可选地，所述数据采集模块包括第一获取单元、管理单元、读写单元和存储单元，其中：

第一获取单元，用于对所述驱动配置信息的加载；

管理单元，用于根据所述驱动配置信息对设备驱动的管理；

读写单元，用于对所述设备数据的读写操作；

存储单元，用于对所述设备数据的存储。

可选地，所述内存映射模块包括初始化单元、数据管理单元和数据存储单元，其中：

初始化单元，用于对设备数据和OPC UA地址空间进行初始化设置；

数据管理单元，用于根据所述设备数据与OPC UA地址空间进行关联生成数据与地址空间的映射关系；

数据存储单元，用于存储数据与地址空间的映射关系。

可选地，所述OPC UA生成模块包括第二获取单元和生成单元，其中：

第二获取单元，用于所述OPC UA配置信息的加载；

生成单元，用于根据OPC UA配置信息和所述数据与地址空间的映射关系生成具备设备信息模型结构的OPC UA服务信息。

可选地，所述设备信息模型描述文件包括设备静态属性、过程属性、配置属性、组件类别和方法内容。

可选地，所述驱动配置信息包括端口、通道、协议、协议参数、数据名称、数据区域、数据地址、数据偏移、数据自定义、数据扫描周期。

可选地，所述OPC UA配置信息包括属性标识、属性名称、属性描述、访问权限、数据类型、数据、工程单位、本地单位、上下限、采样间隔。

本发明实施例提供的一种基于OPC UA的物联网通用网关，针对标准以及私有协议，通过建立设备信息模型描述文件，套用驱动框架，自动加载解析信息模型描述文件，根据解析的驱动配置数据以及OPC UA配置信息，自动加载对应的驱动，对数据进行采集，自动生成具备设备信息模型结构的OPC UA服务，使设备快速具备OPC UA输出功能的智能互联设备，不仅可以解决工业互联网互联互通的问题，不但可以针对标准协议使用，私有协议通过驱动框架也可以实现，不受硬件接口的限制，具有可复制、可扩展的特点，集成成本低，不需要深入了解OPC UA即可快速实现具备OPC UA功能的智能互联设备，对相关的工业互联网的集成与互联互通具有重要意义。。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于OPC UA的物联网通用网关实施例使用图；

图2为本发明基于OPC UA的物联网通用网关实施例结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的一种基于OPC UA的物联网通用网关，针对标准以及私有协议，通过建立设备信息模型描述文件，套用驱动框架，自动加载解析设备信息模型描述文件，根据解析的驱动配置数据以及OPC UA配置信息，自动加载对应的驱动，对数据进行采集，自动生成具备设备信息模型结构的OPC UA服务信息，使设备快速具备OPC UA输出功能的智能互联设备，实现设备之间、设备与MES、云平台等系统的集成与互联互通。

在本发明实施例中，所述设备信息模型描述文件包括设备静态属性、过程属性、配置属性、组件类别和方法内容。

如图2所示，所述基于OPC UA的物联网通用网关具体包括：设备信息模型描述文件加载模块11、数据采集模块12、内存映射模块13和OPC UA生成模块14，其中：

所述设备信息模型描述文件加载模块11，用于获取设备信息模型描述文件并解析生成驱动配置信息和OPC UA配置信息；

所述数据采集模块12，用于根据所述驱动配置信息驱动设备进行采集获得设备数据；

所述内存映射模块13，用于将所述设备数据与OPC UA地址空间进行关联生成数据与地址空间的映射关系；

所述OPC UA生成模块14，用于根据OPC UA配置信息和所述数据与地址空间的映射关系生成具备设备信息模型结构的OPC UA服务信息。

在本发明实施例中进一步的解释说明：

所述数据采集模块包括第一获取单元、管理单元、读写单元和存储单元，其中：

第一获取单元，用于对所述驱动配置信息的加载；

管理单元，用于根据所述驱动配置信息对设备驱动的管理；

读写单元，用于对所述设备数据的读写操作；

存储单元，用于对所述设备数据的存储。

所述内存映射模块包括初始化单元、数据管理单元和数据存储单元，其中：

初始化单元，用于对设备数据和OPC UA地址空间进行初始化设置；数据管理单元，用于根据所述设备数据与OPC UA地址空间进行关联生成数据与地址空间的映射关系；

数据存储单元，用于存储数据与地址空间的映射关系。

所述OPC UA生成模块包括第二获取单元和生成单元，其中：

第二获取单元，用于所述OPC UA配置信息的加载；

在本发明实施例中，所述驱动配置信息包括端口、通道、协议、协议参数、数据名称、数据区域、数据地址、数据偏移、数据自定义、数据扫描周期。这些信息用于对设备驱动进行数据采集的控制和管理，在此不一一举出。

所述OPC UA配置信息包括属性标识、属性名称、属性描述、访问权限、数据类型、数据、工程单位、本地单位、上下限、采样间隔。这些信息用于对生成数据与地址空间的映射关系的控制和管理，在此不一一举出。

本发明实施例提供的基于OPC UA的物联网通用网关，针对标准以及私有协议，通过建立设备信息模型描述文件，套用驱动框架，自动加载解析信息模型描述文件，根据解析的驱动配置数据以及OPC UA配置信息，自动加载对应的驱动，对数据进行采集，自动生成具备设备信息模型结构的OPC UA服务，使设备快速具备OPC UA输出功能的智能互联设备，不但可以针对标准协议使用，私有协议通过驱动框架也可以实现，不受硬件接口的限制，具有可复制、可扩展的特点，集成成本低，不需要深入了解OPC UA即可快速实现具备OPC UA功能的智能互联设备，对相关的工业互联网的集成与互联互通具有重要意义。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种基于OPC UA的物联网通用网关，其特征在于，包括设备信息模型描述文件加载模块、数据采集模块、内存映射模块和OPC UA生成模块，其中：

2.根据权利要求1所述的基于OPC UA的物联网通用网关，其特征在于，所述数据采集模块包括第一获取单元、管理单元、读写单元和存储单元，其中：

第一获取单元，用于对所述驱动配置信息的加载；

管理单元，用于根据所述驱动配置信息对设备驱动的管理；

读写单元，用于对所述设备数据的读写操作；

存储单元，用于对所述设备数据的存储。

3.根据权利要求2所述的基于OPC UA的物联网通用网关，其特征在于，所述内存映射模块包括初始化单元、数据管理单元和数据存储单元，其中：

数据存储单元，用于存储数据与地址空间的映射关系。

4.根据权利要求3所述的基于OPC UA的物联网通用网关，其特征在于，所述OPC UA生成模块包括第二获取单元和生成单元，其中：

第二获取单元，用于所述OPC UA配置信息的加载；

5.根据权利要求1所述的基于OPC UA的物联网通用网关，其特征在于，所述设备信息模型描述文件包括设备静态属性、过程属性、配置属性、组件类别和方法内容。

6.根据权利要求1所述的基于OPC UA的物联网通用网关，其特征在于，所述驱动配置信息包括端口、通道、协议、协议参数、数据名称、数据区域、数据地址、数据偏移、数据自定义、数据扫描周期。

7.根据权利要求1所述的基于OPC UA的物联网通用网关，其特征在于，所述OPC UA配置信息包括属性标识、属性名称、属性描述、访问权限、数据类型、数据、工程单位、本地单位、上下限、采样间隔。