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  • OPC UA 信息模型

    2020-09-13 13:11:35
    OPC UA 信息模型是节点的网络(Network of Node,),或者称为结构化图(graph),由节点(node)和引用(References)组成,这种结构图称之为OPC UA 的地址空间。这种图形结构可以描述各种各样的结构化信息(对象)。 ...

    信息模型(Information model)

    OPC UA 使用了对象(objects)作为过程系统表示数据和活动的基础。对象包含了变量,事件和方法,它们通过引用(reference)来互相连接。这个概念和面向对象程序设计方法非常相似。

    OPC UA 信息模型是节点的网络(Network of Node,),或者称为结构化图(graph),由节点(node)和引用(References)组成,这种结构图称之为OPC UA 的地址空间。这种图形结构可以描述各种各样的结构化信息(对象)。

     

    节点(nodes) : 共计有8种节点(对象,对象类型,变量,变量类型,视图,方法,引用,数据类型)

     

     

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  • 目录系列目录第二章 OPC UA理论基础2.5 OPC UA信息模型及建模信息模型实例信息模型创建步骤:2.6 在生产线中的引入 第二章 OPC UA理论基础 2.5 OPC UA信息模型及建模 关于信息模型的基础二手知识可以看我之前的一篇...

    系列目录

    - 阅读笔记 1 工业4.0基础与OPC UA的实践


    第二章 OPC UA理论基础

    2.5 OPC UA信息模型及建模

    关于信息模型的基础二手知识可以看我之前的一篇博文:OPC UA 学习笔记(总览介绍与信息模型相关)

    OPC UA服务器的地址空间是一个完全互联的、以图状拓扑呈现的信息模型。

    • 信息模型:包括节点、节点本身特性以及之间的相互连接。
    • 节点集合:一组符合相应行业、公司名、项目的节点,通常放在一个命名空间下。但所有的节点都属于<http://opcfoundation.org/UA/>这个命名空间。
    • NodeId:由命名空间索引(URL)+ 节点集合内唯一标识符组成
    • 节点标识符:数字(i)、字符串(s)、全局ID(g)、Opac。例如:《ns=3;s=Deckel_geoeffnet;i=84》
    • 浏览名称:BrowseName,人类可读的节点名称。

    节点类型:对象(Object)、对象类型(ObjetcType)、变量(Variable)、变量类型(VariableType)、数据类型(DataType)、引用类型(ReferenceType)、方法(Method)、视图(View)。

    其他节点之前都提过了,除了视图。视图时地址空间的一个子集,用于特定场合简化客户端对地址空间的访问。

    绘图对应图形语言如下:

    类型定义(实例声明)
    三个建模规则:

    1. 可选:服务器根据实际应用自由决定该子类型在节点实例中是否存在
    2. 强制:该子类型实例声明存在于每个节点实例
    3. 受限:该实例声明的BrowseName属性无实际意义,也无法设置或者确认。
      • ExposeItsArray
      • OptionalPlaceholder
      • MandatoryPlaceholder

    引用类型

    1. HasComponent, 描述从属关系
    2. HasProperty,用于标识节点属性
    3. HasTypeDefinition,用于连接对象或者变量与其所归属的类型定义
    4. HasSubType,用于展示类型层次结构中的继承关系

    信息模型实例

    烟雾报警器对象的信息模型,整个地址空间中,上面的图代表类型定义,下面是层次结构。
    在这里插入图片描述

    信息模型创建步骤:

    应用评估
    正式部署
    真实场景完整性检验
    修正重新验证
    具体实现
    存储格式和文档
    知识结正式展现
    重力的数据模型
    模型设计
    收集或组织概念,属性和相互关系
    各模块之间的低相关性
    自上而下设计
    自下而上设计
    一致命名规则,定义共同概念,排除不一致
    对概念进行系统化整理
    在概念之间建立联系
    分析
    伴随标准
    需求分析
    应用场景

    2.6 在生产线中的引入

    在这里插入图片描述

    1. 信息系统
    2. 信息交互
    3. 数据采集
    展开全文
  • OPC基金会与合作组织共同创建不同领域的OPC UA信息模型
  • 在网页中运行的 OPC UA 节点集 XML 文件查看器。 该网页可以托管在 Docker 容器中。 您可以加载节点集文件,然后浏览它们。 如果您想查看 OPC UA 配套规范中定义的标准化节点集文件,则非常方便。 用法 它发布在 ...
  • 最近一直在研究OPC UA .NET的官方库,但是为了实现数据的采集,按照官方的标准生成代码是非常必要的。 我使用了几款目前常见的...opcua-modeler 完全免费且开源 不能读取官方的xml,全是bug 相应的还有一些Code...

    最近一直在研究OPC UA .NET的官方库,但是为了实现数据的采集,按照官方的标准生成代码是非常必要的。
    我使用了几款目前常见的建模软件,但是都不是很尽如人意

    软件名称优点缺点
    UaModeler最为强大的建模软件,功能齐备且稳定用的是他们自己的软件库,需要授权费
    opcua-modeler完全免费且开源不能读取官方的xml,全是bug

    相应的还有一些Code Generator

    名称优点缺点
    UA-ModelComiler官方的代码生成工具,可以根据xml文档生成C#和ANSIC代码新版本有bug不能生成
    Prosys Code GeneratorProsys公司的代码生成工具,集成在其官方库中,生成Java代码和其授权库高度耦合,不能够单独使用

    这些都是我这几天来踩过的坑,直到我发现了这一款神器的软件,可以在我的空间里面找到我的空间
    这是软件的图示:在这里插入图片描述
    我们在File里面选择打开
    在这里插入图片描述
    在你的UMX的安装路径里面有一个sample,里面是OPC UA官方定义的模型,我们选择OpcUaDiModel.xml打开在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    深色的表示是自定义的Type或者Object。接下来我们进行代码生成:
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在Project里面选择Compile,然后选择输出的路径还有编辑节点的Identifier.csv的名称,选择代码生成的类型。

    最后可以得到按照OPC .NET Standard标准定义的类,至于这些类应该怎么用,目前正在研究中。

    PS:这个软件由于是用的ModelCompiler,因此问题非常多,最好不要更改输出的路径。

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  • opc ua第二部分 安全模型中文文档,清晰明了,对OPC UA的理解有很大帮助
  • 服务器是 python-opcua 服务器(默认)或基于 C 的 open65421 服务器。 要使用 open62541 后端,open65241.so 及其 python 包装器必须可用。 当前状态和计划可以在这里找到: : 创建自定义结构 creatig 自定义结构...
  • 然后对OPC UA的安全方面进行了讨论,介绍了OPCUA的应用程序架构和系统架构,并介绍了如何从传统的OPC概念映射到OPC UA概念,如何从传统OPC应用程序转移到OPCUA的方法;最后本书对OPC UA协议子集进行介绍,并对OPC UA...
  • OPCUA2AAS 可以从其信息模型生成Industry 4.0 Asset Admin Shell的OPC UA服务器
  • dataModel.OPCUA 数据模型清单 以下实体类型可用: 。 MotionDeviceSystemType提供运动设备系统的表示形式,作为OPC UA设备集的入口点。 该实例使用所描述的ObjectType的实例来组织完整的机器人系统的信息模型。 ...
  • 文章目录简介目标阅读基础快速阅读OPCUA信息模型节点节点类引用源节点节点实例地址空间应用举例空调实例代码模型OPCUA网络模型通信基础整体模型客户端服务器架构最近更新附录术语地址空间(AddressSpace)聚合...

    简介

    OPC UA是一个平台无关的标准,使用该标准可在位于不同类型网络上的客户端和服务器间发送消息,以实现不同类型系统和设备间的通信

    它支持健壮、安全的通信,可确保客户端和服务器的识别并抵御攻击。

    OPC UA定义了服务器可提供的服务集,以及针对客户端所规定的每个服务器支持的服务集。使用OPC UA定义的数据类型、制造商定义的数据类型来传递信息,客户端能动态的发现的对象模型由服务器定义。服务器能提供对当前数据和历史数据的访问以及对报警和事件的访问,以向客户端通知重要变化。

    OPC UA可被映射到不同的通信协议,并对数据可按不同方式进行编码以平衡可移植性和效率。

    目标

    初步了解OPCUA的基础知识。

    阅读基础

    熟悉C语言。

    快速阅读

    已经了解的内容可跳过。

    OPCUA信息模型

    OPC UA 使用了对象(objects)作为过程系统表示数据和活动的基础。对象包含了变量,事件和方法,它们通过引用(reference)来互相连接。这个概念和面向对象程序设计方法非常相似。

    节点

    根据用途分属于不同的节点类别(NodeClass),共计有8种节点(对象,对象类型,变量,变量类型,视图,方法,引用,数据类型),一些表示实例,一些表示类型。

    节点类

    节点类型也是一个节点,称为类型定义节点,可以设计节点类的变量、事件、方法,引用。

    image-20210707155132922

    属性(Attribute)用于描述节点,不同的节点类别有不同的属性(属性集)。

    image-20210707143838217

    变量用来表示值。特性和数据变量。

    特性:是服务器定义的对象、数据变量和其他节点的特征。(如地址空间中作为变量的一个节点,其类型定义为PropertyType,则该节点成为一个特性,通过HasProperty引用,则可以将该特性指向另一个节点,做为该目标节点的特性),特性可用于如变量的工程单位。特性不能定义给自身的特性,其浏览名称(地址空间中的浏览路径)必须是唯一的。

    数据变量:代表了对象的内容。如控制系统的功能块可以表示为对象,功能块的参数则可以表示为数据变量。数据变量可以有附加的数据变量,用于定义复杂的元素。

    HasTypeDefinition引用来连接一个实例,该实例的类型定义由类型定义节点定义。

    类型定义节点

    OPC UA规范定义的节点类称为地址空间的元数据,地址空间中每个节点都是这些节点类的实例。

    引用

    引用(Reference)表示节点间的关系。引用被定义为引用类型节点的实例。

    源节点

    包含引用的节点为源节点,被引用的节点称目标节点。引用的目标节点可以与源节点在同一个地址空间,也可以在另一个OPC服务器的地址空间,甚至是目标节点可以不存在

    image-20210707143718075

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-19r5Rv8Q-1626919775846)(20190905162543867.png)]

    节点实例

    节点是节点类的实例,属性和引用是节点的基本组件。

    image-20210707143723794

    在OPC UA中,最重要的节点类别是对象,变量和方法。

    地址空间

    OPC UA 信息模型是节点的网络(Network of Node),可以描述各种各样的结构化信息(对象)。这种结构图称之为OPC UA 的地址空间,地址空间是用来给客户端表示对象标准方式。

    节点类的定义中包括属性的定义,因此属性不包括在地址空间中。

    BolgImage-20210707164734

    应用举例

    地址空间是节点和引用(节点间关系)构成的一个虚拟的空间,OPC服务器用它来表示具体对象。

    空调实例

    一个具体事物,如一台空调,在地址空间中被定义为对象,该对象中所包括的是空调的各种信息,信息以不同形式,存在于该对象中

    在实例化的过程中,如何定义一个对象属于特定的对象类型,或者一个对象归属于另一个对象,则可以通过引用来表示其关系

    如果有多台空调,逐个定义为对象是不可取的。可以通过定义一个空调的对象类型来描述空调所具有的共性,然后通过把对象设定为该对象类型,来产生多个具有该空调对象类型的实际对象,即实例化。空调被映射成了对象,使用对象类型实例化来产生多个对象,对象和对象类型都存在于地址空间中,它们有着一个共同的名字,节点。

    • 空调有风扇,有温度传感器,在地址空间中可以将其定义为空调对象包含的对象
    • 空调还有温度、风速、温度设定点(非实物,一种数学概念),可以定义为空调对象下的变量
    • 空调还可以开、可以关,开和关的动作可以定义为空调对象的方法
    • 空调也许还具有报警功能,向外发送通知,则可以定义为事件

    由此,对象、变量和方法构成了OPC UA最重要的节点类别。对象拥有变量和方法,而且可以触发事件。

    代码模型

    假如我们要为空调建立opc ua 模型,空调具有一个模拟量输入,一个数字输出,两个方法 ,分别是readAnalog和ReadDigital。这个模型如果使用C++的类来描述,是下面的样子。

    class sensor {
    
    public :
    
    double analog;
    
    uint32_t digital
    
    double readAnalog(int port)
    
    uint32_t  readDigital(int port)
    
    }
    

    如果使用节点图来描述首先要区分不同的节点类型

    image-20210707155221187

    相应的节点图是下面的样子

    image-20210707155230006

    如果你熟悉C++面向对象程序设计,可以将C++的类与OPCUA 的节点图对应起来,这样比较容易理解OPC UA 信息模型是如何构建的。

    OPCUA网络模型

    通信基础

    image-20210707142926733

    整体模型

    image-20210707142716074

    客户端服务器架构

    OPC UA采用客户端/服务器架构,**每个系统可以包含多个客户端和服务器。一个客户端可以同时与一个或多个服务器交互,每个服务器可以与一个或多个客户端交互。**一个应用可以同时组合客户端和服务器,用于与其他服务器和客户端交互。其系统架构如图:

    OPC UA系统架构

    在实际中:

    BolgImage-20210722094547

    客户端

    image-20210707142757401

    服务器

    image-20210707142847929

    最近更新

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    附录

    术语

    地址空间(AddressSpace)

    OPC UA服务器(Server)向客户端(Client)展现的信息集合。

    聚合(Aggregate)

    用于从原始数据中计算引申数据的函数。
     原始数据可以使历史数据也可以是实时数据在缓冲区中的值。常见的聚合操作包括一段时间范围的平均值、最大最小值等。

    报警(Alarm)

    具有需要被注意的状态的事件(Event)类型

    属性(Attributes)

    节点(Node)的最基础的属性。
     OPC UA定义了所有的属性Attributes,客户端(Clients)及服务器(Servers)不能定义属性Attributes。属性Attributes是地址空间(AddressSpace)中唯一被允许具有数据值的元素。

    证书(Certificate)

    证书是用于描述客户端(Clients)或服务器(Servers)能力的数字签名的数据结构。

    客户端(Client)

    是一种软件应用程序,可以依据本规格说明中定义的服务(Services)向OPC UA服务器(Servers)发送消息。

    条件状况 (Condition)

    是一个通用的定义,用于对事件(Events)这个概念做延伸说明。
     一个条件状况(Condition)代表了系统或系统的某个组成元素的状况,并且通常是处于某些特定的状态中。

    通信栈(Communication Stack)

    应用程序与硬件之间的层次化的软件模块。用于对发送的数据进行编码、加密、格式化,以及对接收的数据进行解码、解密、解包。

    复杂数据(Complex Data)

    由多于一种以上的基础数据类型的元素组成的数据。

    发现(Discovery)

    OPC UA客户端(Clients)获取OPC UA 服务器(Servers)信息的过程。信息包括端点信息及安全信息。

    事件(Event)

    用于描述一个系统或系统组件中一些有意义的事件发生的通用表定义。

    事件通知器(EventNotifier)

    节点(Nodes)的特殊属性(Attribute),用于指出某个客户端(Client)向该节点(Node)做了订阅(Subscription),以便在事件(Event)发生时获取通知(Notifications)。

    信息模型(Information Model)

    用于定义、叙述、联系一个给定的系统或系统集合中的信息资源的组织框架。
     最核心的地址空间模型支撑了对地址空间(AddressSpace)中的信息模型(Information Model)的描述。

    消息(Message)

    在客户端(Clients)和服务器(Servers)之间传递的,代表了特定的服务请求或者反馈的数据单元。

    方法(Method)

    是对象(Object)的组成部分,是可调用的软件函数。

    监控项目(MonitoredItem)

    存在于在服务器(Servers)中的实体,该实体由客户端(Clients)定义,用于监控属性(Attributes)及事件通知器(EventNotifier)是否有新的数据值或者事件(Event)的产生,并且为上述属性(Attributes)及事件通知器(EventNotifier)产生相应的通知(Notification)。

    节点(Node)

    地址空间(AddressSpace)中的基础组件。

    节点类(NodeClass)

    节点(Node)的类。
     节点类(NodeClass)为OPC UA对象模型(Object Model)的组件定义了元数据(meta data),也定义了诸如视图(View)之类的构造体,用于组织地址空间(AddressSpace)的内容。

    通知(Notification)

    通知(Notification)是某种数据,当此种数据产生时,表示检测到事件(Event)的产生,或者属性(Attribute)值的变化。通知(Notification)是经由通知消息(NotificationMessage)发送的。

    通知消息(NotificationMessage)

    由订阅(Subscription)发布的消息,消息中包含了一个或多个通知(Notification)。

    对象(Object)

    用于表示系统中的物理或抽象元素的节点(Node)。
     对象(Objects)是由OPC UA的对象模型(Object Model)建模而来的。系统、子系统或设备都是对象(Objects),一个对象(Object)可以被定义为对象类型(ObjectType)的实例(Instance)。

    对象实例(Object Instance)

    对象(Object)的同义词。
     并不是所有的对象(Object)都由对象类型(ObjectType)定义

    对象类型(ObjectType)

    对象类型是一种节点(Node),这种节点(Node)描述了一个对象(Object)的类型定义。

    配置文件(Profile)

    服务器(Server)用于声明并保证一致性的功能集合。
     每个服务器(Server)可以依据一个或多个配置文件(Profile)声明并保证一致性。
    Part 7详细描述了配置文件(Profile)。

    程序(Program)

    程序(Program)是可执行的对象(Object),当开始执行时,立即返回一个反馈,标志着执行开始。并在执行过程中,通过订阅(Subscription)向指定的客户端(Client)返回中间值及最终值。

    引用(Reference)

    一个节点(Node)指向另外一个节点(Node)的显性的联系(命名的指针)。
     包含引用(Reference)的节点(Node)是源节点(Node),被引用(Reference)指向的节点(Node)是目标节点(Node)。所有的引用都是由引用类型(ReferenceType)定义的。

    引用类型(ReferenceType)

    引用类型(ReferenceType)是一个节点(Node),这种节点(Node)描述了引用(Reference)的类型。

    根节点(RootNode)

    层次结构中的根或者顶层节点(Node)。
     OPC UA地址空间(AddressSpace)的根节点(RootNode)在part 5详细说明。

    服务器(Server)

    服务器是一种软件应用,它实现了并对外暴露本规范中规定的服务(Service)。

    服务(Service)

    OPC UA 服务器(Server)中可以被客户端(Client)调用的操作。
     服务(Services)在Part 4中详细说明。服务(Service)和软件编程语言中的方法调用非常类似,也和web服务中的WSDL服务合约(Web Services Description Language service contract)的操作非常类似。

    服务集合(Service Set)

    一组相关的服务(Service)。

    会话(Session)

    客户端(Client)和服务器(Server)之间长时间运行的逻辑上的联系。
     会话对客户端(Client)向服务器(Server)发起的服务(Service)调用的状态信息进行管理。

    订阅(Subscription)

    服务器(Server)中由客户端(Client)定义的端点(endpoint),用于向客户端(Client)返回通知(Notification)。
     订阅(Subscription)是一种通用的定义,这种定义用于描述下面的内容:客户端选择了一组节点(Nodes),服务器(Server)周期性的监控这些节点(Node)是否满足某些条件,并在这些条件被满足并被检测到时,向客户端(Client)发送通知(Notification)。

    底层系统(underlying System)

    以独立的实体方式存在的硬件或软件平台,UA应用依赖于实体而存在,以便提供UA服务(Services),但这些实体并不依赖于UA应用而存在。
     硬件和软件平台包括了物理硬件、固件、操作系统、网络、非UA的应用以及其它UA应用。分布式控制系统(DCS)、PLC、以及UA服务器(Server)都是底层系统(Underlying System)的例子。

    变量(Variable)

    变量是一种节点(Node),这种节点(Node)包含值。

    视图(View)

    客户端(Client)感兴趣的特定的地址空间(AddressSpace)的子集。服务集

    OPCUA规范

    UA配套规范的基础:OPC UA基础架构

    核心规范

    IEC 62541-1 概念和概述:给出OPC UA的概念和概述

    IEC 62541-2 安全模型:描述OPC UA客户端和服务器之间安全交互模型。

    IEC 62541-3 地址空间模型:描述了服务器地址空间的内容和结构。

    IEC 62541-4 服务:规定了OPC UA服务器提供的服务。

    IEC 62541-5 信息模型:规定了OPC UA服务器的类型及其关系。

    IEC 62541-6 映射:规定了OPC UA支持的传输映射和数据编码。

    IEC 62541-7 规约:规定了可用于OPC客户端和服务器的行规。

    访问类型规范

    IEC 62541-8 数据访问:规定了使用OPC UA进行数据访问。

    IEC 62541-9 报警和条件:规定了使用OPC UA支持用于访问报警和条件。

    IEC 62541-10 程序:规定了支持对程序进行访问的OPC UA。

    IEC 62541-11 历史访问:规定了使用OPC UA进行历史访问,包括历史数据和历史事件。

    应用规范

    IEC 62541-12 发现:规定了服务器在不同情况下如何工作,以及服务器和客户端之间如何交互。

    IEC 62541-13 聚合:规定了如何计算和返回聚合。

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  • OPC UA 与物理过程的连接

    千次阅读 2019-04-05 11:11:27
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  • 什么是OPC UA

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    OPC UA基于OPC基金会提供的新一代技术,提供安全,可靠和独立于厂商的,实现原始数据和预处理的信息从制造层级到生产计划或ERP层级的传输。通过OPC UA,所有需要的信息在任何时间,任何地点对每个授权的应用,每个...
  • OPC UA 规范介绍

    2021-10-07 11:03:19
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  • OPC UA简介

    2021-10-22 09:01:07
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  • OPC UA 的本质

    万次阅读 多人点赞 2019-04-03 11:25:24
    接触OPC UA 已经有一段时间了,开始只知道它将是工业4.0 中一个重要的通信协议(IEC 62541)。出于好奇,就了解一下。我看的主要内容包括:Open62541 库和uaExpert,uamodeler等工具软件。同时也阅读了OPC UA 的标准...
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    2021-07-20 09:01:07
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空空如也

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