Escribe al frente:
Para hacer frente a la tendencia de estandarización y multiplataforma, para promover mejor OPC, la Fundación OPC ha lanzado un nuevo estándar OPC-OPC UA basado en la aplicación exitosa de OPCDA. OPCUA ya no se basa en el Modelo de Objetos Componentes Distribuidos (DCOM). Se basa en una arquitectura orientada a servicios (SOA), por lo que en los próximos años OPCUA reemplazará gradualmente a OPCDA y se convertirá en una nueva generación de estándar OPC para ayudar a la Industria 4.0.
Cuando se trata de MQTT, quizás todos sean un poco extraños. MQTT es un protocolo de transmisión de publicación / suscripción de mensajes basado en cliente-servidor. Tiene las características de peso ligero, simplicidad, apertura y fácil implementación, especialmente en el campo de Internet de las cosas (IoT).
La Internet de las cosas siempre ha sido un tema muy candente y los datos en la nube también son una demanda muy común en la industria. En cuanto a cómo lograrlo, varios fabricantes han brindado una variedad de soluciones diferentes, sin importar si son buenas o malas, la más adecuada es la mejor. Este artículo se basa principalmente en OPCUA y MQTT para construir un marco general para que Internet de las cosas realice la transmisión remota de datos.
Arquitectura de red general
Muchas veces, nuestras necesidades son así: hay N dispositivos o sistemas diferentes en el sitio, y el protocolo de cada dispositivo o sistema es diferente. Esperamos poder utilizar un método común y simple para transferir estos datos a la nube. , Realice el acceso remoto.
Este requisito es en realidad una de las aplicaciones más típicas de Internet de las cosas, por lo que OPCUA + MQTT puede ser una buena opción. El diseño general del marco es el siguiente:
Figura 1 Arquitectura de red general
Para realizar la función general, la capa del dispositivo aquí adopta Modbus Slave, que se basa en el protocolo Modbus TCP para realizar la prueba de simulación.Se agregan 5 variables, divididas en presión 1-presión 5, las direcciones correspondientes son 40001-40010 y el tipo de datos es punto flotante. , Los resultados de la simulación de ejecutar Modbus Slave son los siguientes:
Cuadro 2 Servidor ModbusTCP
Capa de servicio
En cuanto a la capa de servicio, es principalmente el desarrollo y la aplicación del servidor OPCUA. Aquí tenemos dos opciones. Una es utilizar software OPC de terceros, como productos de empresas como Kepware, Knight y Matrikon. Esto es relativamente fácil, solo realice la configuración correspondiente. Sin embargo, otra forma es desarrollarlo usted mismo, que es relativamente más difícil.
Aquí utilizo un software desarrollado por mí mismo: software integrado de configuración CMS. A través de una configuración simple, me di cuenta de la comunicación de datos del cliente ModbusTCP en 10 segundos. Los resultados son los siguientes:
Tabla 3 Prueba de comunicación ModbusTCPClient
Sin embargo, esta parte solo realiza la función del cliente ModbusTCP. Si desea realizar la función del servidor OPCUA, debe activar el servidor OPCUA y agregar un servidor OPCUA bajo el nodo del servidor. Una vez completada la adición, guarde y vuelva a ejecutar. El resultado es el siguiente :
Gráfico 4 OPCUAServer abierto
Para probar si el servidor OPCUA se ha iniciado correctamente, se requiere una prueba. Puede utilizar el software oficial UAExpert para probarlo:
Cuadro 5 Prueba de comunicación OPCUAClient
Capa de datos
(1) Antes de realizar la función de capa de datos, debe crear un servidor MQTT. Aquí, un programa de servidor MQTT basado en .NET CORE se usa, se implementa y se ejecuta en el servidor de Alibaba Cloud (preste atención al puerto abierto 1883 aquí) y el efecto de operación como sigue:
Gráfico 6 Servidor MQTT
(2) Una vez creado el servidor MQTT, vuelva a abrir un software de configuración CMS para probar la función de OPCUAClient. El UAExpert de la sección anterior es el software cliente oficial de OPCUA, que solo se utiliza para realizar pruebas. El software de configuración CMS utilizado aquí OPCUAClient es un programa cliente desarrollado por sí mismo. Después de la configuración, los resultados de ejecución son los siguientes:
Gráfico 7 Cliente OPCUAC
(3) En el nodo del servidor de la persona de configuración de CMS, haga clic con el botón derecho para agregar un MQTTClient y configure la IP, el usuario, la contraseña, el asunto y la hora de actualización correspondientes de acuerdo con el servidor MQTT, de la siguiente manera:
Cuadro 8 Configuración del cliente MQTT
(4) Una vez completada la configuración, haga clic en el botón de inicio. Después de la operación general, puede ver que la conexión MQTT se ha realizado correctamente y los datos más recientes se publicarán en el tema especificado de acuerdo con el ciclo establecido. El efecto es el siguiente:
Figura 9 Iniciar el cliente MQTT
(5) Abra el servidor MQTT y podrá ver que los datos se liberan constantemente. Aquí, para facilitar la observación de los resultados, se simula que los datos de presión 1 aumentan en 1 por segundo, y los datos recibidos por el servidor MQTT son los siguientes:
Cuadro 10 Recepción de datos del servidor MQTT
Capa de aplicación
A través de las implementaciones relacionadas anteriores, se puede realizar todo el OPCUA + MQTT. En las aplicaciones reales, solo necesita abrir un cliente MQTT, conectarse al servidor MQTT especificado y suscribirse al tema correspondiente para obtener datos en tiempo real en la capa del dispositivo. Aquí hay un software de cliente MQTT de uso común, a saber, MQTT.fx:
Cuadro 11 Prueba de comunicación MQTT.fx
Escrito al final:
Este artículo tiene como objetivo combinar la arquitectura unificada OPCUA corriente principal actual y el protocolo de comunicación MQTT para realizar una forma de datos a la nube. Para los ingenieros en la industria de la automatización, puede ampliar el pensamiento de todos. El futuro es más una tendencia de combinar TI y OT, por lo que, como todo técnico de control industrial, debemos mantener siempre un sentido de crisis, seguir aprendiendo y progresar continuamente para afrontar mejor el rápido desarrollo de la industria del futuro.