基于制造技术

本发明专利技术涉及基于

【技术实现步骤摘要】
基于PI数据库的OPC UA信息模型自动构建方法


[0001]本专利技术涉及工业自动化
，更确切地说，它涉及基于
PI
数据库的
OPC UA
信息模型自动构建方法
。

技术介绍

[0002]PI
实时数据库系统
(Plant Information System)
是由美国
OSI Software
公司开发的基于
C/S、B/S
结构的商品化软件应用平台，是工厂底层控制网络与上层管理信息系统连接的桥梁，
PI
在工厂信息集成中扮演着特殊和重要的角色
。PI
实时数据库系统适用于电力
、
石油
、
化工
、
冶金
、
造纸
、
制药
、
水处理
、
食品饮料
、
通讯等各种生产流程企业的生产过程优化
。
[0003]工业互联网是新一代信息通信技术与先进制造技术不断深度融合的产物
。
由于工业系统复杂度的日益提高和应用规模的不断扩大，产线内各仪表
、PLC
等设备来自于不同的生产商，采用不同的物理接口
、
不同的工业通信协议和数据格式，工业互联网海量异构设备间的互联互通仍然存在着大量的问题
。
目前
OPC UA(OPC Unified Architecture)
被广泛认为是解决工业互联网互联互通问题最好的技术之一，是一套安全
、
可靠
、
并且独立于制造商和平台的数据交互规范，使得不同操作系统和不同制造商的设备之间可以进行数据交互，解决了互通性和标准化问题
。OPC UA
可以被应用到现场层
、
控制层等各类信息系统层面，适用于不同的运行环境和应用需求，实现工厂各个环节数据的横向与纵向透明交互，具有广阔的发展前景
。
[0004]互联互通不只是数据的通信，为了适应不同的应用需求，需要对信息进行建模
。OPC UA
在实现互联互通的基础上进一步促进了语义互操作性的实现，采用面向对象的技术来描述设备对象，定义设备的属性变量
、
操作方法以及与其他对象之间的关系，给出数据的组织结构，更有效地展示数据的语义
。
[0005]目前国内对于
OPC UA
的研究尚处于起步阶段，能为其设备
、
系统提供
OPC UA
信息模型的供应商相对较少，当使用这些设备的工厂要应用
OPC UA
技术实现数据采集时，就需要了解并分析设备，确定其属性
、
方法以及与其他设备之间的关系，并结合工厂需求筛选出待采集的有价值数据，进而通过人工手动的方式去构建
OPC UA
信息模型，费时费力
。
并且只有对产线
、
设备和生产流程等非常了解时，才能通过手动的方式构建出设备的信息模型以完成产线的
OPC UA
通信改造，专业知识要求高
。
另外，针对工厂内的每一类设备，都需要进行手动构建操作，工作量大且繁琐，工作效率低
。
[0006]因此，如何充分利用传统生产线的现有信息，实现
OPC UA
信息模型的自动化构建，降低专业门槛的同时减少人力投入，是当前亟待解决的一个重要问题
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出了基于
PI
数据库的
OPC UA
信息模型自动构建方法
。
[0008]第一方面，提供了基于
PI
数据库的
OPC UA
信息模型自动构建方法，包括：
[0009]步骤
1、
连接
PI
数据库，使用
PI
‑
SDK
调用数据库信息，提取数据库包含的模式信息；
[0010]步骤
2、
解析包含产线设备实体及对应实体属性的
PI
数据库模式信息，处理映射为三元组数据结构集合，即生成对应的第一信息模型
XML
文件，作为构建
OPC UA
信息模型的基础架构；
[0011]步骤
3、
将所述第一信息模型
XML
文件转换生成符合
OPC
基金会官方语法规范的第二信息模型
XML
文件，作为建立
OPC UA
地址空间的基础；
[0012]步骤
4、
利用
open62541
内置工具将所述第二信息模型
XML
文件编译转换为
.c
文件和
.h
文件；
[0013]步骤
5、
利用
open62541
开源库建立
OPC UA
服务器，并基于所述
.c
文件和
.h
文件，通过调用文件中的构造函数，使信息模型在
OPC UA
服务器的地址空间中实例化
。
[0014]作为优选，步骤1中，对于工厂内的传统生产线，有价值的设备历史数据已通过通信接口和供应商特定的通信协议被采集并存储至
PI
数据库中；所述通信接口包括
RS232、RS485
和以太网
。
[0015]作为优选，步骤2和步骤3中，
[0016]数据库中的表
(Table)
映射为
OPC UA
信息模型中的
BaseObjectType
下的对象类型节点；
[0017]数据库中的列映射为
OPC UA
信息模型中的变量节点，变量通过
HasProperty
关系组织在对象类型下，对应于设备实体的属性；
[0018]数据库中列的数据类型映射为
OPC UA
信息模型中的数据类型节点；
[0019]数据库中的外键映射为
OPC UA
信息模型中的引用类型节点
。
[0020]作为优选，步骤5中，
OPC UA
信息模型和
OPC UA
服务器的地址空间，能够供任何使用
OPC UA
标准的客户端程序采用统一的方式访问产线设备的数据信息
。
[0021]作为优选，步骤3中，第二信息模型
XML
文件的节点具有对应的
NodeId
标识，并且节点之间按照树形结构保持层次性
。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于
PI
数据库的
OPC UA
信息模型自动构建方法，其特征在于，包括：步骤
1、
连接
PI
数据库，使用
PI
‑
SDK
调用数据库信息，提取数据库包含的模式信息；步骤
2、
解析包含产线设备实体及对应实体属性的
PI
数据库模式信息，处理映射为三元组数据结构集合，即生成对应的第一信息模型
XML
文件，作为构建
OPC UA
信息模型的基础架构；步骤
3、
将所述第一信息模型
XML
文件转换生成符合
OPC
基金会官方语法规范的第二信息模型
XML
文件，作为建立
OPC UA
地址空间的基础；步骤
4、
利用
open62541
内置工具将所述第二信息模型
XML
文件编译转换为
.c
文件和
.h
文件；步骤
5、
利用
open62541
开源库建立
OPC UA
服务器，并基于所述
.c
文件和
.h
文件，通过调用文件中的构造函数，使信息模型在
OPC UA
服务器的地址空间中实例化
。2.
根据权利要求1所述的基于
PI
数据库的
OPC UA
信息模型自动构建方法，其特征在于，步骤1中，对于工厂内的传统生产线，有价值的设备历史数据已通过通信接口和供应商特定的通信协议被采集并存储至
PI
数据库中；所述通信接口包括
RS232、RS485
和以太网
。3.
根据权利要求2所述的基于
PI
数据库的
OPC UA
信息模型自动构建方法，其特征在于，步骤2和步骤3中，数据库中的表映射为
OPC UA
信息模型中的
BaseObjectType
下的对象类型节点；数据库中的列映射为
OPC UA
信息模型中的变量节点，变量通过
HasProperty
关系组织在对象类型下，对应于设备实体的属性；数据库中列的数据类型映射为
OPC UA
信息模型中的数据类型节点；数据库中的外键映射为
OPC UA
信息模型中的引用类型节点
。4.
根据权利要求3所述的基于
PI
数据库的
OPC UA
信息模型自动构建方法，其特征在于，步骤5中...

【专利技术属性】
技术研发人员：金建新，沙万里，潘泉洪，鲍丽娟，俞荣栋，王战，钟耀毅，许云良，骆洲，
申请(专利权)人：浙江浙能数字科技有限公司，
类型：发明
国别省市：