В современном производстве для автоматизации и управления технологическим процессами применяются различные промышленные устройства и системы. При этом очень часто возникают проблемы совместимости работы устройств от различных производителей, поэтому использование общего стандарта является актуальной задачей, что позволит обеспечивать взаимозаменяемость устройств и упростит задачу их совместного использования. Современным решением, которое отвечает требованиям взаимозаменяемости устройств и независимости от аппаратной основы, является широко распространённая в наши дни технология OPC UA. Спецификация OPC UA является открытой, поскольку все материалы, пакеты SDK и некоторые готовые программы, можно найти в свободном доступе на сайте организации OPC Foundation или на сайтах ее членов [1, 2]. Технология основана на SOA — архитектуре, ориентированной на сервисы и устанавливает методы взаимодействия между сервером и клиентом. В новой технологии используется понятие объекта, под которым подразумевается физический или абстрактный элемент системы [3].
При взаимодействии клиента с сервером по протоколу OPC UA, сервер предоставляет клиенту объектную модель данных, которая описывает типы объектов системы управления и связи между ними. Одной из важных частей структуры сервера [3] является его адресное пространство, которое представляет собой совокупность связанных между собой узлов. Узел — это объект для представления систем, системных компонентов и объектов реального мира.
В документации технологии OPC UA [4, 5] определен набор правил, который описывает механизмы представления физических систем и реальных объектов в виде модели, которая соответствует спецификации OPC UA. Документацией описывается базовая модель классов, от которых наследуются новые, реализуемые разработчиками под конкретную систему управления. В данной работе описывается разработка объектной модели данных, описывающая область памяти CommonPLCMemory ядра отечественной системы ЧПУ «АксиОМА Контрол» [6]. Данная область памяти представляет собой разделяемый ресурс, через который взаимодействуют система ЧПУ и ПЛК, SoftPLC. Таким образом, CommonPLCMemory — это область ядра системы ЧПУ и некая связка между системой и контроллером SoftPLC. Данная область имеет несколько разделов (рис. 1): SPLC (область для взаимодействия между ядром системы ЧПУ и SoftPLC), INT (область для хранения внутренних данных ПЛК), IO/OUT (делится на области входов/выходов), CMD (область памяти для команд C++), VAR (область для переменных), DRV (область для прямого управления приводами), OSC (область для осциллографа), RES(резерв).
Рис. 1. Область памяти ядра системы ЧПУ
Проектирование модели — это процесс определения набора типов данных и объектов моделируемой системы, а также создание представления адресного пространства в формате, подходящем для реализации.
Для проектирования объектной модели, которая будет отражать область памяти CommonPLCMemory, были сформированы несколько базовых шагов:
1) Подготовка логической модели, которая основана на реальном окружении;
2) Подготовка модели в нотации OPC UA, т. е. представление системы с помощью графических обозначений спецификации;
3) Реализация программного кода библиотеки классов или XML — файла, которые представляют объектную модель данных.
На рисунке 2 представлены два шага: модель в нотации OPC UA и библиотека классов модели. Пользовательские классы, которые представляют область памяти в нотации OPC UA: PLC –описывающий объект ПЛК, CPLCMemory — объект области памяти, PLC_Type — тип объекта ПЛК, PLC_Variable — переменные области памяти, PLC_VariableType — тип переменных, Format — тип значений атрибутов переменных.
Рис. 2. Разработка модели данных
Конечным результатом работы является отражение объектной модели данных сервера на стороне клиента OPC UA.
Литература:
- OPC Foundation — The Industrial Interoperability Standart [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://opcfoundation.org (дата обращения: 10.06.2018).
- CAS — CommServer [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.commsvr.com/Products/OPCUA/OPCUAViewer.aspx (дата обращения: 8.06.2018).
- Энциклопедия АСУ ТП — открытый ресурс [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.bookasutp.ru/Chapter9_2_4.aspx (дата обращения: 1.06.2018).
- Спецификация OPC UA Part 3: Address space model Version 1.00 [Электронный ресурс].
- Спецификация OPC UA Part 5: Information Model Version 1.00 [Электронный ресурс].
- Научно-исследовательская лаборатория систем ЧПУ [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.ncsystems.ru/index.php/ru/menupic3 (дата обращения: 15.06.2018).
