Ankündigung des OPC UA/DDS Gateway Standards
Eine der wichtigsten Herausforderungen für Systemdesigner und Systemintegratoren bei der Bereitstellung komplexer Industrial Internet of Things (IoT)-Systeme ist die Integration verschiedener Konnektivitätslösungen und -standards.
Bei RTI arbeiten wir ständig daran, die industrielle IoT-Revolution zu beschleunigen. In den letzten Jahren haben wir Standard-Konnektivitäts-Gateways entwickelt, um sicherzustellen, dass DDS-Systeme problemlos in andere Kern-Konnektivitäts-Frameworks integriert werden können. In diesem Jahr haben wir an einem Standard OPC UA/DDS Gateway gearbeitet, einer Brücke zwischen zwei der bekanntesten Industrial IoT Kommunikationsframeworks. Wir freuen uns, Ihnen mitteilen zu können, dass dieses Gateway gerade von der Object Management Group (OMG) übernommen wurde.
OPC UA/DDS Gateway-Spezifikation
Im vergangenen Jahr haben die OMG und die OPC Foundation eine gemeinsame Strategie für die DDS- und OPC UA-Konnektivitätsstandards angekündigt. Im Anschluss an diese Ankündigung veröffentlichte die OMG einen Request for Proposals (RFP) zur Definition eines Standard-OPC-UA/DDS-Gateways, um eine transparente Interoperabilität zwischen DDS- und OPC-UA-Anwendungen zu ermöglichen.
Wir nahmen die Herausforderung an und erstellten einen 140-seitigen Vorschlag mit Beiträgen von DDS- und OPC UA-Benutzern und -Anbietern, über den abgestimmt und beim OMG Technical Meeting im März verabschiedet wurde. Dieser Blogbeitrag gibt einen Überblick über die neue Spezifikation und beschreibt die Prototypen, die wir entwickelt haben, um den neuen Standard zu validieren.
Spezifikationsübersicht
Das Ziel der OPC UA/DDS Gateway-Spezifikation ist es, DDS- und OPC UA-Anwendungen eine transparente Zusammenarbeit unter Verwendung der nativen Mechanismen jedes spezifischen Frameworks zu ermöglichen. In der Praxis bedeutet dies, dass zwei separate Probleme gelöst werden:
- Aufbau einer OPC-UA-zu-DDS-Bridge, um DDS-Anwendungen den Betrieb im AddressSpace zu ermöglichen eines OPC UA-Servers mit standardmäßigen DDS-Datenzentrierten Publish-Subscribe-Funktionen und den RPC-over-DDS-Mechanismen.
- Aufbau einer DDS-zu-OPC-UA-Brücke, um OPC-UA-Clientanwendungen zu ermöglichen, als erstklassige Bürger am DDS Global Data Space mit Hilfe von Standard-OPC-UA-Diensten teilzunehmen.
Abbildung 1:OPC UA/DDS Gateway Konzept OPC UA zu DDS Bridge
Die OPC UA to DDS Bridge ermöglicht DDS-Anwendungen das Lesen, Schreiben und Abonnieren von Informationen im AddressSpace eines OPC UA Servers. Diese Seite des Gateways erfüllt einige der Anwendungsfälle, für die wir in der Community einen Bedarf gesehen haben. So ist es beispielsweise möglich, OPC UA-fähige Geräte in größere Systemsysteme zu integrieren, die die Skalierbarkeit und QoS-Fähigkeiten von DDS benötigen. Abbildung 2 veranschaulicht diese Art von Bereitstellungen, bei denen einige DDS-Anwendungen mithilfe des DDS-RTPS-Drahtprotokolls Informationen abonnieren, die von zwei OPC UA-Servern bereitgestellt werden, die das OPC UA-Binärprotokoll verwenden.
Das Verhalten der OPC UA to DDS Bridge ist recht einfach. Auf der einen Seite instanziiert das Gateway einen OPC UA-Client, der sich mit einem Server verbinden und mithilfe von OPC UA-Diensten eine Reihe von Aktionen ausführen kann (z. B. mit dem Attribute Service Set zum lesen und Schreiben , und mit dem Abonnement und MonitoredItems-Dienstsätze um Datenänderungen und Ereignisse zu abonnieren). Auf der anderen Seite instanziiert das Gateway einen Satz von DataReadern und DataWriter in der Lage, die erforderlichen Interaktionen mit der DDS-Seite zu handhaben.
Die Spezifikation unterteilt die Informationen, die DDS-Anwendungen ausgesetzt sind, in zwei Kategorien:
- Service-Set-Zuordnungen - stellt DDS-Dienste bereit, die den meisten Standard-OPC-UA-Diensten unter Verwendung der in der OMG RPC-over-DDS-Spezifikation definierten Mechanismen entsprechen. Diese Zuordnungen ermöglichen es DDS-Anforderern, Dienste wie Lesen . aufzurufen oder Schreiben um den äquivalenten OPC UA Dienst auszuführen Operationen oder zum Aufrufen des Browse-Dienstes um im Adressraum zu navigieren des Servers.
- Zuordnung des Abonnementmodells - bietet DDS-Anwendungen ein vereinfachtes Mapping des OPC UA Server . Diese Zuordnung ermöglicht es Systemintegratoren, MonitoredItems . zu kombinieren für ein oder mehrere Abonnements von DDS Topics und bietet eine leistungsstarke Möglichkeit, zu modellieren, wie die Informationen von DDS-Anwendungen übertragen und verwendet werden.
Um die Arbeit von Systemintegratoren zu erleichtern, haben wir eine XML-Syntax definiert, um die OPC UA to DDS Bridge zu konfigurieren. Der folgende Ausschnitt zeigt eine einfache OPC UA/DDS Gateway-Konfigurationsdatei.
Die Konfigurationsdatei ist wie folgt organisiert:
- Sie definiert die DDS-Typen, die die DDS-Themen beschreiben, die als Ergebnis der in der Konfigurationsdatei angegebenen Zuordnungen erstellt werden. Diese können über OPC UA/DDS Gateway-Konfigurationen hinweg verwendet werden, die in verschiedenen Prozessen oder Maschinen eingesetzt werden können.
- Es definiert eine Gateway-Instanz, die eine OPC UA zu DDS Bridge instanziiert (es könnte auch eine DDS zu OPC UA Bridge enthalten). Auf der einen Seite verwendet diese Bridge eine OPC UA-Verbindung (die einen OPC UA-Client instanziiert, um eine Verbindung zu einem Server herzustellen) und einen DomainParticipant auf der anderen Seite (die die Erstellung von DDS-Entitäten behandelt).
- Es konfiguriert die Service Sets, die wir DDS-Anwendungen zur Verfügung stellen möchten (z. B. das Attribute Service Set um einmaliges Lesen oder Schreiben von Informationen im AddressSpace zu ermöglichen des OPC UA Server ).
- Es konfiguriert eine Reihe von OPC UA-Eingängen (d. h. Abonnements für OPC UA MonitoredItems ) und DDS-Ausgaben (Veröffentlichung von DDS Themen ). Ein- und Ausgänge können kombiniert werden, sodass die MonitoredItems Die in einem Input angegebenen Werte können einem Feld von einem oder mehreren DDS-Outputs zugewiesen werden. Dieser Vorgang wird durch die Zuweisungen im Abschnitt "Mapping" abgewickelt.
DDS zu OPC UA Bridge
Die DDS to OPC UA Bridge ermöglicht OPC UA Client-Anwendungen, als erstklassige Bürger am DDS Global Data Space teilzunehmen. Diese Seite des Gateways erfüllt auch den Rest der Anwendungsfälle, die wir mit DDS- und OPC UA-Benutzern besprochen haben. Es ermöglicht beispielsweise bestehenden OPC UA-Clients und -Tools, die Themen und Instanzen zu durchsuchen, die DDS-Anwendungen in verschiedenen DDS-Domänen austauschen, und sogar maßgeschneiderte Abonnements für Mitglieder dieser Themen zu konfigurieren. Abbildung 3 veranschaulicht diese Arten von Bereitstellungen, bei denen OPC UA-Clientanwendungen über das OPC UA Binary Protocol auf Informationen zugreifen, die DDS-Anwendungen über ihr natives DDS-RTPS-Drahtprotokoll bereitstellen.
Kurz gesagt, die DDS to OPC UA Bridge definiert ein OPC UA Informationsmodell, um den DDS Global Data Space darzustellen. Das heißt, es definiert einen Satz von Objekten und Variablenknoten, um DDS-Domänen, -Themen, -Instanzen und -Datentypen darzustellen. Wir stellen dieses Informationsmodell in einem OPC UA Server bereit, der in das Gateway eingebettet ist. Dieser Server bietet alle Standardmechanismen, die es Clients ermöglichen, die Informationen im DDS Global Data Space zu durchsuchen und Informationen mit dem entsprechenden OPC UA Service Set zu lesen, zu schreiben oder zu abonnieren .
In der Spezifikation haben wir auch eine XML-Syntax definiert, um die DDS to OPC UA Bridge zu konfigurieren, die es Systemintegratoren ermöglicht zu entscheiden, welche Teile des DDS Global Data Space im AddressSpace dargestellt werden des OPC UA-Servers und damit OPC UA-Clients ausgesetzt. Der folgende Ausschnitt zeigt eine einfache OPC UA/DDS Gateway-Konfigurationsdatei.
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