CN111142487A - 一种基于opc ua统一架构协议的设备数据采集*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于OPC UA统一架构协议的设备数据采集***，包括：OPC UA统一架构客户端与多个OPC UA统一架构服务器连接；所述OPC UA统一架构客户端包括读取数据模块、数据订阅分发模块、写入数据模块和数据订阅模块；所述读取数据模块与所述数据订阅分发模块连接，获得读取设备数据；所述数据订阅分发模块与客户端连接；所述写入数据模块用于对所述设备写入控制参数，用于控制所述设备；所述数据订阅模块与所述数据存储模块连接，所述数据订阅模块用于实时读取设备数据，获得所述设备的实时变化数据。将实时采集的设备数据存储，既保证了企业数据的安全性，又能通过大量的实时数据保证数据分析的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及工业互联网技术领域，特别涉及一种基于OPC UA统一架构协议的设备数据采集***。
背景技术
目前在制造现场层，针对工业底层设备，多现场总线标准相互竞争，且与工业以太网并存的局面由来已久，在未来相当长的时间内这种局面还将持续。多现场总线集成协同完成工业控制任务是未来发展的趋势，而OPC UA统一架构(OLE for Process Control，Unified Architecture)作为一种自动化技术中的机器对机器网络传输协议，为不同现场总线的集成提供了有效的软件实现手段。
随着云计算的普及和发展，端云协同计算正在成为越来越多企业信息化转型的首选方案，但是对于制造业来说，如果大量的工业数据都要被传送到云端处理，不仅会导致网络阻塞，无法满足低时延、低成本的需求，而且会带来很多无意义的操作，因此，在实际的生产过程中，部分数据不需要上传到云端，关键信息还有可能在传送过程中延误或者受到干扰，而企业必须对这些关键数据快速响应并做出决策。如何应对这种局面已经成为传统制造企业加快向智能制造转型过程中亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种能够解决工业设备数据异构***采集和存储瓶颈问题的基于OPCUA统一架构协议的设备数据采集***。
一种基于OPC UA统一架构协议的设备数据采集***，包括：
OPC UA统一架构客户端与多个OPC UA统一架构服务器连接，每个OPC UA统一架构服务器均与一个设备连接，用于实现OPC UA统一架构客户端与多个OPC UA统一架构服务器之间的通讯；
所述OPC UA统一架构客户端包括读取数据模块、数据订阅分发模块、写入数据模块和数据订阅模块；
所述读取数据模块与所述数据订阅分发模块连接，所述读取数据模块用于根据所述数据订阅分发模块中的注册订阅信息定时读取指定设备的指定参数，获得读取设备数据；
所述数据订阅分发模块与客户端连接，所述数据订阅分发模块用于将所述读取设备数据通过消息队列遥测传输协议发送给所述客户端；
所述写入数据模块用于对所述设备写入控制参数，用于控制所述设备；
所述数据订阅模块与所述数据存储模块连接，所述数据订阅模块用于实时读取设备数据，获得所述设备的实时变化数据。
可选的，所述OPC UA统一架构客户端还包括：数据存储模块和时序数据库；
所述数据订阅模块与所述数据存储模块连接，所述数据订阅模块用于将所述设备的实时变化数据发送至所述数据存储模块，所述数据存储模块根据OPC UA统一架构服务器提供的数据质量戳获取设备数据，判断所述设备数据是否满足数据质量戳，如果是，将设备数据按照时间顺序存储到所述时序数据库中，否则，删除所述设备数据。
可选的，所述设备为工业信息化设备。
可选的，所述OPC UA统一架构服务器为符合OPC UA统一架构协议规范的设备驱动程序，所述OPC UA统一架构服务器用于将设备支持通讯协议转化为OPC UA统一架构协议，所述OPC UA统一架构服务器均具有唯一识别的IP地址。
可选的，所述OPC UA统一架构客户端通过工业以太网根据IP地址与OPC UA统一架构服务器建立会话连接，并根据OPC UA统一架构协议规范进行读取设备数据、写入设备数据和订阅设备数据。
可选的，所述OPC UA统一架构客户端采用双冗余架构，包括活动OPC UA统一架构客户端和备份OPC UA统一架构客户端，所述活动OPC UA统一架构客户端与所述OPC UA统一架构服务器建立会话连接，所述备份OPC UA统一架构客户端用于监控会话状态，如果监测到会话遇到问题，所述备份OPC UA统一架构客户端代替所述活动OPC UA统一架构客户端，保证会话的继续。
可选的，还包括拓扑监控模块；
所述拓扑监控模块与所述写入数据模块连接，所述写入数据模块根据所述拓扑监控模块写入指定设备的控制参数，实现对所述指定设备的控制。
本发明实施例提供了一种基于OPC UA统一架构协议的设备数据采集***，通过OPC UA统一架构客户端与多个OPC UA统一架构服务器连接，每个所述OPC UA统一架构服务器均与一个设备连接，用于实现所述OPC UA统一架构客户端与多个所述OPC UA统一架构服务器之间的通讯，通过OPC UA标准实现与控制***现场设备层进行信息交互，并根据质量戳，进行数据的清洗与边缘处理。将实时采集的设备数据存储到生产现场边缘时序数据库存储，既保证了企业数据的安全性，又能通过大量的实时数据保证数据分析的准确性。
独立于云***运行，通过数据过滤将有用的关键数据传输到云端或者本地客户端，应该更加灵活，并减轻了企业网络带宽的压力。
附图说明
图1为一种基于OPC UA统一架构标准设备组网的结构图；
图2为一种基于OPC UA统一架构的数据采集与订阅流程图；
图3为一种基于OPC UA统一架构的云端应用订阅边缘设备状态信息的流程图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于OPC UA统一架构标准设备组网的结构图。
一种基于OPC UA统一架构标准设备组网结构，包括OPC UA统一架构客户端8、OPCUA统一架构服务器和设备组；
设备组包括：设备A、设备B、设备C，.....，设备X，设备组为工业信息化设备，包括主流的PLC设备、DCS设备和CNC设备。
OPC UA统一架构服务器为符合OPC UA统一架构协议规范的设备驱动程序，OPC UA统一架构服务器用于将设备支持通讯协议转化为OPC UA统一架构协议；OPC UA统一架构服务器均具有唯一可识别的IP地址。
OPC UA统一架构是客户端符合OPC UA规范的应用软件，OPC UA统一架构是客户端通过工业以太网根据IP地址与OPC UA统一架构服务器建立会话连接，并根据OPC UA统一架构协议规范进行读取设备数据、写入设备数据和设备数据订阅操作。
OPC UA统一架构客户端8采用双冗余架构，由活动OPC UA统一架构客户端8和备份OPC UA统一架构客户端8组成，活动OPC UA统一架构客户端8与OPC UA统一架构服务器建立会话连接，备份OPC UA统一架构客户端8监视会话状态，如果监测到会话出现问题，备份OPCUA统一架构客户端8代替活动OPC UA统一架构客户端8，保证会话继续。
实施例2
如图2所示，本实施例提供了一种基于OPC UA统一架构工业物联网监控***，包括OPC UA统一架构客户端8、拓扑监控模块、数据存储模块6、数据订阅分发模块2。
OPC UA统一架构客户端8是基于OPC UA基金会提供的规范开发，具有通用性和互操作性；
OPC UA统一架构客户端8主要负责与OPC UA统一架构服务端进行建立连接与通讯。
OPC UA统一架构客户端8包括读取数据模块3、写入数据模块和数据订阅模块5。
读取数据模块3用于读取设备数据，读取数据模块3和数据订阅分发模块2配合，根据注册订阅信息，定时读取指定设备的指定参数，所述读取设备数据通过消息队列遥测传输协议发送给订阅信息的云端或本地客户端1。
写入数据模块用于对设备写入控制参数，写入数据模块根据拓扑监控模块操作写入指定设备的特定参数，实现对指定设备的控制。
数据订阅模块5用于订阅OPC UA统一架构服务器连接的设备的数据，实时监测数据变化，如果设备数据发生变化，数据订阅模块5读取设备数据，更新数据通过拓扑监控模块实时展示设备状态，同时所述更新数据通过数据存储模块6保存到时序数据库7中。
设备实时状态数据通过OPC UA统一架构客户端8数据订阅模块5，订阅OPC UA统一架构服务端连接设备节点所获取设备实时变化数据。
设备控制功能通过OPC UA统一架构客户端8写入数据模块，控制指定设备的特定参数实现。
数据存储模块6主要用于设备数据的处理及存储，所述数据存储模块6通过OPC UA统一架构客户端8数据订阅模块5获取设备实时数据，并根据OPC UA统一架构服务器提供数据质量戳，进行数据处理，抛掉质量差数据，将其余数据按时间顺序存储到时序数据库7中。
数据订阅分发模块2用于云端或者本地客户端注册订阅所关心设备信息，并通过消息队列遥测传输分发数据到特定注册客户端；
OPC UA统一架构客户端8读取数据模块3按照云端或者本地客户端注册订阅设备信息，按时读取指定设备状态；
指定设备状态通过消息队列遥测传输分发数据到特定注册客户端。
实施例3
如图3所示，一种基于OPC UA统一架构工业物联网监控***云端应用订阅边缘设备状态信息流程图所示，主要由云端应用、消息队列遥测传输代理、数据订阅分发模块2、OPC UA统一架构客户端8读取数据模块3、OPC UA统一架构服务器和设备组成；
云端应用包括浪潮云企业资源计划资产管理模块，浪潮云企业资源计划资产管理模块遵循消息队列遥测传输协议发布要订阅设备A信息到消息队列遥测传输代理。
消息队列遥测传输代理用于作为消息队列遥测传输信息发布者和接受者的中转站，解除信息发布者和接收者的耦合关系。
数据订阅分发模块2遵循消息队列遥测传输协议通过消息队列遥测传输代理接收浪潮云企业资源计划资产管理订阅的设备信息；OPC UA统一架构客户端8读取数据模块3根据设备信息，遵循OPC UA统一架构协议规范，通过OPC UA统一架构服务器读取指定设备A状态信息。
数据订阅分发模块2遵循消息队列遥测传输协议发布设备A状态信息到消息队列遥测传输代理。
所述浪潮云企业资源计划资产管理模块遵循消息队列遥测传输协议通过消息队列遥测传输代理接收边缘端发送的设备A参数状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (7)
1.一种基于OPC UA统一架构协议的设备数据采集***，其特征在于，包括：
OPC UA统一架构客户端与多个OPC UA统一架构服务器连接，每个所述OPC UA统一架构服务器均与一个设备连接，用于实现所述OPC UA统一架构客户端与多个所述OPC UA统一架构服务器之间的通讯；
所述OPC UA统一架构客户端包括读取数据模块、数据订阅分发模块、写入数据模块和数据订阅模块；
所述读取数据模块与所述数据订阅分发模块连接，所述读取数据模块用于根据所述数据订阅分发模块中的注册订阅信息定时读取指定设备的指定参数，获得读取设备数据；
所述数据订阅分发模块与客户端连接，所述数据订阅分发模块用于将所述读取设备数据通过消息队列遥测传输协议发送给所述客户端；
所述写入数据模块用于对所述设备写入控制参数，用于控制所述设备；
所述数据订阅模块与所述数据存储模块连接，所述数据订阅模块用于实时读取设备数据，获得所述设备的实时变化数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于OPC UA统一架构协议的设备数据采集***，其特征在于，所述OPC UA统一架构客户端还包括：数据存储模块和时序数据库；
所述数据订阅模块与所述数据存储模块连接，所述数据订阅模块用于将所述设备的实时变化数据发送至所述数据存储模块，所述数据存储模块根据OPC UA统一架构服务器提供的数据质量戳获取设备数据，判断所述设备数据是否满足数据质量戳，如果是，将设备数据按照时间顺序存储到所述时序数据库中，否则，删除所述设备数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于OPC UA统一架构协议的设备数据采集***，其特征在于，所述设备为工业信息化设备。
4.根据权利要求1所述的一种基于OPC UA统一架构协议的设备数据采集***，其特征在于，所述OPC UA统一架构服务器为符合OPC UA统一架构协议规范的设备驱动程序，所述OPC UA统一架构服务器用于将设备支持通讯协议转化为OPC UA统一架构协议，所述OPC UA统一架构服务器均具有唯一识别的IP地址。
5.根据权利要求4所述的一种基于OPC UA统一架构协议的设备数据采集***，其特征在于，所述OPC UA统一架构客户端通过工业以太网根据IP地址与OPC UA统一架构服务器建立会话连接，并根据OPC UA统一架构协议规范进行读取设备数据、写入设备数据和订阅设备数据。
6.根据权利要求1所述的一种基于OPC UA统一架构协议的设备数据采集***，其特征在于，所述OPC UA统一架构客户端采用双冗余架构，包括活动OPC UA统一架构客户端和备份OPC UA统一架构客户端，所述活动OPC UA统一架构客户端与所述OPC UA统一架构服务器建立会话连接，所述备份OPC UA统一架构客户端用于监控会话状态，如果监测到会话遇到问题，所述备份OPC UA统一架构客户端代替所述活动OPC UA统一架构客户端，保证会话的继续。
7.根据权利要求1所述的一种基于OPC UA统一架构协议的设备数据采集***，其特征在于，还包括拓扑监控模块；
所述拓扑监控模块与所述写入数据模块连接，所述写入数据模块根据所述拓扑监控模块写入指定设备的控制参数，实现对所述指定设备的控制。
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