Aankondiging van de OPC UA/DDS Gateway Standard

Een van de belangrijkste uitdagingen waarmee systeemontwerpers en systeemintegrators worden geconfronteerd bij het implementeren van complexe Industrial Internet of Things (IoT)-systemen, is de integratie van verschillende connectiviteitsoplossingen en -standaarden.

Bij RTI werken we voortdurend aan het versnellen van de industriële IoT-revolutie. De afgelopen jaren hebben we standaard connectiviteitsgateways ontwikkeld om ervoor te zorgen dat DDS-systemen eenvoudig kunnen worden geïntegreerd met andere kernconnectiviteitsframeworks. Dit jaar hebben we gewerkt aan een standaard OPC UA/DDS Gateway, een brug tussen twee van de meest bekende Industrial IoT-communicatieframeworks. We zijn verheugd aan te kondigen dat deze gateway zojuist is aangenomen door de Object Management Group (OMG).

OPC UA/DDS Gateway-specificatie

Vorig jaar hebben de OMG en de OPC Foundation een samenwerkingsstrategie aangekondigd voor de DDS en OPC UA Connectivity Standards. Na die aankondiging heeft de OMG een Request for Proposals (RFP) uitgegeven voor de definitie van een standaard OPC UA/DDS-gateway om transparante interoperabiliteit tussen DDS- en OPC UA-applicaties mogelijk te maken.

We gingen de uitdaging aan en stelden een voorstel van 140 pagina's samen met input van DDS- en OPC UA-gebruikers en -leveranciers, waarover werd gestemd en aangenomen tijdens de OMG Technical Meeting van maart. Deze blogpost geeft een overzicht van de nieuwe specificatie en beschrijft de prototypes die we hebben ontwikkeld om de nieuwe standaard te valideren.

Specificatieoverzicht

Het doel van de OPC UA/DDS Gateway-specificatie is om DDS- en OPC UA-applicaties transparant te laten samenwerken met behulp van de native mechanismen van elk specifiek framework. In de praktijk betekent dit het oplossen van twee afzonderlijke problemen:

• Een OPC UA naar DDS-brug bouwen om DDS-applicaties in de AddressSpace te laten werken van een OPC UA-server met behulp van standaard DDS-datacentrische publicatie-abonneermogelijkheden en de RPC over DDS-mechanismen.
• Een DDS naar OPC UA-brug bouwen om OPC UA-clienttoepassingen in staat te stellen als eersteklas burgers deel te nemen aan de DDS Global Data Space met behulp van standaard OPC UA-services.

Afbeelding 1:OPC UA/DDS Gateway-concept

OPC UA naar DDS Bridge

Met de OPC UA naar DDS Bridge kunnen DDS-applicaties informatie lezen, schrijven en abonneren op informatie in de AddressSpace van een OPC UA-server. Deze kant van de Gateway vervult enkele van de use-cases waarvoor we in de gemeenschap een behoefte hebben gezien. Het maakt het bijvoorbeeld mogelijk om OPC UA-compatibele apparaten te integreren in grotere systemen of systemen die de schaalbaarheid en QoS-mogelijkheden van DDS vereisen. Afbeelding 2 illustreert dit soort implementaties waarbij een aantal DDS-applicaties zich via het DDS-RTPS wire-protocol abonneren op informatie die wordt geleverd door twee OPC UA-servers die gebruikmaken van het OPC UA Binary Protocol.

Afbeelding 2:OPC UA naar DDS Bridge

Het gedrag van de OPC UA naar DDS Bridge is vrij eenvoudig. Aan de ene kant maakt de gateway een OPC UA-client aan die verbinding kan maken met een server en een reeks acties kan uitvoeren met behulp van OPC UA Services (bijv. met behulp van de Kenmerkenserviceset om Lezen en Schrijf , en met behulp van het Abonnement en MonitoredItems-servicesets om u te abonneren op gegevenswijzigingen en evenementen). Aan de andere kant start de Gateway een set DataReaders en DataWriters in staat om de vereiste interacties met de DDS-kant aan te kunnen.

De specificatie verdeelt de informatie die wordt blootgesteld aan DDS-toepassingen in twee categorieën:

• Servicesettoewijzingen - biedt DDS-services die gelijkwaardig zijn aan de meeste standaard OPC UA-services met behulp van de mechanismen die zijn gedefinieerd in de OMG RPC over DDS-specificatie. Deze mappings maken het voor DDS-aanvragers mogelijk om services aan te roepen, zoals Read of Schrijf om de equivalente OPC UA Service uit te voeren bewerkingen of om de Browse Service . op te roepen om door de AddressSpace te navigeren van de server.
• Abonnementmodeltoewijzing - biedt DDS-applicaties een vereenvoudigde mapping van de OPC UA Server . Met deze toewijzing kunnen systeemintegrators MonitoredItems . combineren voor een of meerdere abonnementen op DDS Topics, wat een krachtige manier biedt om te modelleren hoe de informatie wordt verzonden en gebruikt door DDS-applicaties.

Om het werk van systeemintegrators te vergemakkelijken, hebben we een XML-syntaxis gedefinieerd om de OPC UA naar DDS Bridge te configureren. Het onderstaande fragment toont een eenvoudig OPC UA/DDS Gateway-configuratiebestand.

 
  
 ... 
  
  
 ... 
 ... 
  
 ... 
  
 ... 
 ... 
 ... 
 ... 
 ... 
  
  
  
 

Listing 1:OPC UA/DDS Gateway-configuratievoorbeeld (OPC UA naar DDS Bridge)

Het configuratiebestand is als volgt georganiseerd:

• Het definieert de DDS-typen die de DDS-onderwerpen beschrijven die worden gemaakt als resultaat van de toewijzingen die zijn opgegeven in het configuratiebestand. Deze kunnen worden gebruikt in OPC UA/DDS Gateway-configuraties, die in verschillende processen of machines kunnen worden geïmplementeerd.
• Het definieert een Gateway-instantie die een OPC UA naar DDS-bridge instantieert (het kan ook een DDS naar OPC UA-bridge bevatten). Aan de ene kant gebruikt deze bridge een OPC UA-verbinding (die een OPC UA-client start om verbinding te maken met een server) en een DomainParticipant aan de andere kant (die de creatie van DDS-entiteiten afhandelt).
• Het configureert de servicesets die we willen blootstellen aan DDS-toepassingen (bijv. de attribuutserviceset om eenmalige lees- of schrijfbewerkingen van informatie in de AddressSpace in te schakelen van de OPC UA Server ).
• Het configureert een set OPC UA-ingangen (d.w.z. abonnementen op OPC UA MonitoredItems ) en DDS-uitgangen (publicatie van DDS onderwerpen ). Ingangen en uitgangen kunnen worden gecombineerd zodat de MonitoredItems gespecificeerd in een ingang kan worden toegewezen aan een veld van een of meer DDS-uitgangen. Dit proces wordt afgehandeld door de opdrachten in de sectie Mapping.

DDS naar OPC UA Bridge

De DDS naar OPC UA Bridge stelt OPC UA Client-applicaties in staat om als eersteklas burgers deel te nemen aan de DDS Global Data Space. Deze kant van de Gateway voldoet ook aan de rest van de use-cases die we hebben besproken met DDS- en OPC UA-gebruikers. Het maakt het bijvoorbeeld mogelijk voor bestaande OPC UA-clients en -tools om door de onderwerpen en instanties te bladeren die DDS-applicaties uitwisselen in verschillende DDS-domeinen, en zelfs om abonnementen op maat te configureren voor leden van die onderwerpen. Afbeelding 3 illustreert dit soort implementaties, waarbij OPC UA Client-applicaties toegang krijgen – met behulp van het OPC UA Binary Protocol – tot informatie die DDS-applicaties bieden met behulp van hun native DDS-RTPS wire-protocol.

Afbeelding 3:DDS naar OPC UA Bridge

In een notendop, de DDS naar OPC UA Bridge definieert een OPC UA-informatiemodel om de DDS Global Data Space weer te geven. Dat wil zeggen, het definieert een set objecten en variabele knooppunten om DDS-domeinen, onderwerpen, instanties en gegevenstypen weer te geven. We implementeren dit informatiemodel in een OPC UA-server die is ingebed in de gateway. Deze server biedt alle standaardmechanismen om klanten in staat te stellen door de informatie in de DDS Global Data Space te bladeren en informatie te lezen, schrijven of zich erop te abonneren met behulp van de juiste OPC UA Service Set .

In de specificatie hebben we ook XML-syntaxis gedefinieerd om de DDS naar OPC UA Bridge te configureren, waarmee systeemintegrators kunnen beslissen welke delen van de DDS Global Data Space worden weergegeven in de AddressSpace van de OPC UA-server en dus blootgesteld aan OPC UA-clients. Het onderstaande fragment toont een eenvoudig OPC UA/DDS Gateway-configuratiebestand.

 
  
 ... 
  
  
 ... 
 ... 
 ... 
  
  
 
...
 
 ... 
  
  
 
...
 
  
  
  
 

Listing 2:O

[1] [2] 下一页