opcua客户端实现断线重连_PLCopen amp; OPC UA信息模型
▌介紹
PLCopen和OPC基金會之間的合作不僅僅體現在規范制定活動中，合作的結果也將在實際應用中得到體現。它們之間的合作融合了兩項技術：PLCopen 技術是基于IEC 61131-3 編程標準。
OPC 基金會技術是基于OPC 統一架構，該規范由其基金會成員共同制定且已提交至IEC 以實現標準化。
▌PLCopen 和 IEC 61131-3
著名的編程標準IEC 61131-3制訂了幾個細則，他們作為信息和數據對其他系統是非常有用的。最先的一些細則展現在軟件模型中。例如配置描述了整體的控制對象；資源是執行IEC程序的處理手段；任務控制著一系列程序或功能塊的執行；程序通常由函數和功能塊組成，可用于數據交換。函數和功能塊是基本的構建模塊，包括數據結構和算法。
這里的前綴Ctrl是為了避免與OPC UA中的術語產生沖突。例如，PLCopen和OPC UA中對“程序”的定義略有不同。
圖1.?IEC 61131-3 軟件模型
該模型中的數據交換是通過變量來實現的，變量的調用通常是通過其名稱進行。為了更好地描述信息內容，變量可以有復雜的結構。變量也被用于帶有數據結構的函數和功能塊。
▌OPC 基金會和OPC 統一架構
PLCopen/IEC 61131-3中的軟件模型也正是用在OPC UA中的信息模型。OPC標準主要用于控制器或設備與HMI、SCADA系統之間的在線數據交換，其中控制器或設備的數據由OPC服務器提供并通過OPC客戶端進行采集使用。OPC UA是獨立于平臺的，并且服務器和客戶端可以直接集成到設備和控制器中。OPC UA的安全、訪問控制以及可靠性等特性是直接建立在傳輸機制中。
OPC UA的信息模型為服務器公開對象給客戶端提供了一種標準方法。OPC UA中的對象由其他對象、變量和方法構成。OPC UA還允許表達與其他對象之間存在的關系。OPC UA中的對象用來表示IEC61131-3中軟件模型的組件，如：程序、任務、資源、功能塊以及用于表示數值的變量。
OPC UA服務器提供給客戶端的一組對象及相關信息被稱為其地址空間。OPC UA 提供了如下功能：瀏覽包含數據項的分層命名空間，以及讀取、寫入并監控這些項的數據變化。
圖2. OPC UA 客戶端/服務器端架構
如果在OPC UA信息模型中表示IEC軟件模型，可以如下圖3所示，圖3中的模型可劃分為四層，上面兩層與OPC UA相關。第三層描繪了IEC 61131-3與OPC-UA之間的聯系。圖中給出了IEC軟件模型的元素，并在最底層映射到控制架構。
圖3.?將OPC UA設備集成作為基礎的IEC模型圖4描述了一個自定義功能塊到OPC UA信息模型的映射。在圖4的左側可見一個命名為“CTU_INT”的計數器功能模塊的定義，接下來是輸入變量、內部變量和輸出變量的定義，再接下來是定義功能的算法或代碼。再下面是一段使用同一個功能塊的兩個實例程序：MyCounter和MyCounter2。
右側是信息模型，包括了在頂部名字為“CtrlFunctionBlockType”的“Types”。在其下面的左邊是輸入變量，右邊是輸出和內部變量。正下面可以看到功能塊的兩個“實例”。
通過這個信息模型，控制器上的OPC UA服務器可以向客戶端提供圖中右側所有關于功能塊類型和運行實例的信息。這使透明的通信成為可能。由于信息模型可以在運行時被發現，而且功能塊實例可以耦合到客戶端準備的一個圖形化模板中，PLC和可視化模塊的可重用性、工程效率將會提高。
圖4. 功能塊、程序及其在OPC UA信息模型表示▌PLCopen & OPC UA 信息模型OPC 基金會和PLCopen 國際組織通過技術方面的合作致力于獨立于平臺和制造商的信息與通信結構規范的實現。OPC UA(OPC 統一架構)和IEC 61131-3 的這種技術結合對實現自動化結構規范化產生了有益作用。
這項工作的目標是提高控制器、可視化模塊以及他們之間通訊的可復用性，長遠目標是顯著提高工程過程效率。
舉個例子，可以想象一個場景，一個運行在由不同供應商提供的不同控制平臺上的PLC工程，但在外部通過可視化工具或是從MES/ERP的角度來看是完全一樣的：這主要得益于OPC UA公共工作組的努力，將IEC61131-3軟件模型(包括所有PLC對象和描述)描述到OPC UA命名空間中。
如今在不同的行業領域許多老舊的數據交換協議仍在使用。它們基本無法傳輸復雜數據并且擴展性非常有限。然而，OPC UA為通用、安全、可靠的網絡通信提供了基礎，比如提供了可配置的超時、連接中斷的監測以及加密通信。若在IEC 61131環境下采用這種通信方式作為標準，將引領許多行業進入一個全新的信息交互模式：如果能制定行業規范，比如數據結構或功能塊，那么安全高效的數據交換以及可視化對象的重用性問題將迎刃而解。隨著PLCopen和OPC UA的結合，在IEC 61131-3之上一個更高級別的互操作性將會實現標準化。
首先是將IEC 61131-3的軟件模型映射到OPC UA的信息模型中，這規范了帶有OPC UA服務器技術的控制器將他們的數據結構和功能塊公開給HMI等OPC UA客戶端的方式。
如今，一個IEC 61131-3控制程序運行在由不同供應商提供的不同控制平臺上，通過OPC UA與控制器進行通信并讀取過程變量。盡管程序的控制代碼相同，但因不同平臺在OPC UA服務器命名空間內的表示方式各不相同，所以每次都需要修改可視化程序以適配不同的控制器。然而，客戶的需求是相同的控制工程通過OPC UA可以用相同的方式訪問。除了可以訪問控制器變量的實例以外，更進一步要能訪問元數據，比如復雜數據結構如何構造的描述、使用的功能塊的類型、以及輸入輸出參數變量。其他元數據可以是任務數及其周期。整個IEC 61131-3軟件模型和控制器程序被映射到OPC UA的命名空間。該命名空間可以由集成到嵌入式控制器的OPC UA服務器提供。
為什么使用OPC UA？通過使用OPC UA，如下問題的將能找到解決辦法：
如何找到通信的對端？
如何使得通信對端的數據、元數據以及功能變得可訪問？
如何使通信可靠、高性能以及獨立于操作系統和編程語言？
如何確保安全(比如身份驗證與加密等)？
OPC UA提供了通用、安全且可靠的網絡通信的基礎，比如提供的可配置的超時和連接中斷的監測、加密通信和多種通信協議，這些都是OPC UA的一部分。許多其他組織使用OPC UA作為現代化的、高效的傳輸層。PLCopen很快認識到了這種可能性，對通信雙方交換的內容(不僅是變量，還有函數、控制邏輯的元數據等)進行描述，以適應和兼容OPC UA。
在信息模型的基礎工作完成之后，還制定了通信功能塊規范，能將控制器直接接入到OPC UA框架下。這意味著巨大簡化，因為現在控制程序員經常需要處理相關的分支協議，而這些協議每次都需要修改或擴展以便能支持安全性和更多的數據對象。隨著PLCopen和OPC UA的結合，在IEC 61131-3之上一個更高級別的互操作性將會實現標準化。
PLCopen組織簡介
自1992年成立至今，PLCopen國際組織契而不舍地以改善自動化的效率為己任，開發發展了涵蓋工業控制工程編程、調試、維護、服務的統一平臺，運動控制，通信，機械功能安全以及基于IEC 61131-3的XML模式等規范，更重要的是通過在歐洲的實際應用驗證和廣泛運用，進而推廣到包括美國、日本、中國等工業發達國家和新興發展中國家，乃至全世界。這些都作為在德國工業4.0推進過程中重要的基礎工業技術，特別是軟件定義制造的方向上一類不可或缺軟件規范而載入了工業發展的史冊。
僅僅停留于此絕不是PLCopen的風格，這幾年來還殫心竭慮地從事如何把涉及PLC、運動控制、安全控制等諸方面的工業硬軟資產科學的映射到虛擬世界中去。本文簡要的概括了這些積極有效的工作，以期贏得智能制造圈內人士的關注，一起來推動和發展。
PLCopen中國組織成立于2005年。作為PLCopen國際組織的成員，12年來不遺余力的推動上述的各項PLCopen技術和規范在我國的成功而廣泛的應用。尤其在近幾年以智能制造為核心的《中國制造2025》規劃的實施過程中，倡導PLC控制、機器人控制和CNC控制的融合發展，倡導為高等教育的新工科建設和職業教育改革的人才培養提供因應世界發展趨勢的理念和技術。正因為多年的耕耘和積累，許多PLCopen中國組織的成員在為我國的PLC，包括機器人控制和CNC控制在內的運動控制等多個方面都作出了積極貢獻。? ? ?
PLCopen中國組織
名譽主席：彭瑜
主席：嚴義
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地址：北京市西城區德勝門外教場口1號1號樓404
電話：010-62077005
郵箱：plcopen@cameta.org.cn
總結
以上是生活随笔為你收集整理的opcua客户端实现断线重连_PLCopen amp; OPC UA信息模型的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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