Организация обмена между верхним и нижним уровнями АСУ ТП на основе OPC UA технологий

ВВЕДЕНИЕ 4
1 Структура OPC UA-сервера 7
1.1 Технология OPC UA 7
1.2 Адресное пространство OPC UA сервера 8
1.3 Определение узлов OPC UA-сервера 9
1.4 Структура Адресного пространства 11
1.5 Вывод по разделу 15
2 Создание конфигурации для системы управления тепличным хозяйством 17
2.1 Описание принципа работы тепличного хозяйства 17
2.2 Определение контроллеров и его входов и выходов 19
2.3 Диаграммы прецедентов системы управления 24
2.4 Разработка файлов конфигурации системы управления 27
2.5 Вывод по разделу 33
3 Реализация алгоритмов системы управления тепличным хозяйством 35
3.1 Архитектура программного обеспечения системой управления 35
3.2 Загрузка узлов для системы управления тепличным хозяйством ... 37
3.3 Создание базовой системы 41
3.4 Запуск OPC UA сервера. 47
3.5 Соединение с сервером в клиенте Full Client 51
3.5 Вывод трендов состояния датчиков 53
3.6 Вывод по разделу 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 59
ПРИЛОЖЕНИЕ А 60
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 61
ПРИЛОЖЕНИЕ В

Купить

В наши дни для автоматизации производственных и хозяйственных процессов широко применяются контроллеры, микроконтроллеры, датчики и исполняющие устройства. В большинстве случаев необходимо применять не только одну, а несколько контроллеров. Управление и обмен информацией с каждым контроллером отдельно неэффективно, так как для каждого контроллера необходимо создавать отдельные линии связи. Также невыгодно каждому устройству сопоставлять систему управления и сбора информацией.
Для управления и обмена между контроллерами используется единая среда передачи данных, с общим способом (протокол) обмена информацией. По этому протоколу осуществляется взаимодействие между устройствами, которыми могут быть управляющие устройства, контроллеры, датчики, клиентское место оператора и т.д.
В данной работе будем рассматривать использование ОРС Unified Architecture (OPC UA) технологии для обмена между верхним и нижним уровнями автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП).
OPC (OLE (Object Linking and Embedding) for Process Control) - это совокупность технологий и протоколов, которые предоставляют единый интерфейс для управления технологическими процессами и объектами автоматизации. Создание и поддержку документаций и спецификаций OPC координирует международная некоммерческая организация OPC Foundation, созданная в 1994 году [1].
Протоколы OPC были одноплатформенными и закрытыми, до тех пор, пока организацией OPC Foundation не были разработаны новые спецификации и многоплатформенные интерфейсы OPC XML DA и OPC UA.
Технология OPC UA представляет наибольший интерес, так как объединяет все преимущества предыдущих протоколов и дополнительно открывает новые возможности для применения технологий OPC. OPC UA осуществляет поддержку интерфейса, как в виде клиентского приложения, так и в виде серверного приложения.
До последнего времени спецификация и SDK OPC UA предоставлялись только членам организации OPC Foundation. Протокол OPC UA сложен, а реализация его без спецификации и документации крайне трудоёмка. Благодаря спонсорской помощи одной из организаций-члена OPC F oundation проект OpenSCADA получил документации и спецификации. Но даже наличие спецификации не позволяет решить ряд вопросов без использования примера реализации клиента и сервера OPC UA [2].
Предметом исследования в работе является организация обмена между верхним и нижним уровнями АСУ ТП на основе OPC UA технологий.
Актуальность данной темы заключается в том, что предыдущие протоколы OPC основаны на использовании стандарта Microsoft Component Object Model (COM/DCOM) и являются одноплатформенными. Стандарты COM/DCOM доступны только в операционных системах Microsoft Windows. В связи с переходом на более современные технологии .NET, Microsoft больше не развивает COM/DCO M. К тому же существующие OPC серверы различных производителей не доступны небольшим фирмам, которые занимаются исследованием и разработкой АСУ ТП из-за высокой стоимости программной продукции в этой области. Использование OPC UA технологии позволяет обеспечить более высокий уровень безопасности данных. Отказ от использования COM/DCOM обеспечивает многоплатформенную совместимость. В предыдущих протоколах OPC были проблемы с совместимостью межсетевых экранов, так как стандартные порты COM/DCOM закрыты. Новый протокол OPC предоставляет возможность организовать передачу информации через глобальную сеть интернет. В свою очередь новый протокол совместим с предыдущими стандартами OPC.
Целью данной работы является повышение эффективности организации обмена между верхним и нижним уровнями АСУ ТП на основе использования OPC UA технологий.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
- изучить структуру OPC UA сервера;
- изучить определение узлов OPC UA сервера;
- изучить определение базовой системы;
- описание принципа работы тепличного хозяйства;
- изучить особенности создания конфигурации для систем управления тепличным хозяйством;
- определение контроллеров, датчиков, исполняемых устройств;
- разработка файлов-конфигураций систем управления;
- реализация алгоритмов системы управления тепличным хозяйством;
- разработка OPC UA сервера и соединение с клиентом.

Купить