面向PLC的OPC UA网关协议兼容性测试系统设计与实现

发布时间：2020-03-24 09:17

【摘要】：在智能制造系统中,上层信息系统与底层生产设备的互联互通有着迫切需求,从而使得兼容多种协议的OPC UA网关在工业生产现场得到广泛应用。许多类型的OPC UA协议兼容网关进入现场产线后出现采集率低和协议数据传输错误等问题,为了保证应用于生产现场的OPC UA网关对多种协议数据传递的准确性,需要对OPC UA网关协议兼容性进行测试,为协议兼容网关对现场数据采集、设备连接、实时监测等提供保障。在生产制造的现场,PLC是生产现场的核心控制设备,同时也是现场生产数据传输的重要载体。本文在分析了面向PLC的OPC UA网关的协议兼容方法和功能结构后,结合协议兼容性测试需求,设计并实现了面向PLC的OPC UA网关协议兼容性测试系统。主要工作包括以下几个方面如下:1.在分析面向PLC的OPC UA网关协议兼容性测试的需求的基础上,设计了面向PLC的OPC UA网关协议兼容性测试系统的总体架构、测试系统软件功能结构,多线程测试结构和测试系统运行时序等。2.详细设计了面向PLC的OPC UA网关协议兼容性测试的测试案例集和测试信号配置点表设计和实现。分析四种协议测试信号点地址的映射关系,针对四种PLC和通信协议设计了测试信号配置点表,并且设计了协议兼容性测试流程。最后结合XML技术,设计了一种基于XML脚本驱动的自动化测试方法,提高的系统可扩展性。3.详细设计了测试系统各功能模块的实现,包括人机交互模块、OPC UA和Modbus/TCP通信客户端模块、测试服务模块等。结合线程池技术,设计多测试任务调度的方法,提高了测试效率,并使用ASP.NET技术和MySQL数据库系统,开发并实现了基于C/S和B/S架构协议兼容性测试系统。4.验证测试系统可用性。首先将测试软件系统与硬件负载工具进行集成,然后使用企业的协议兼容网关产品对测试软件系统中的相关功能进行验证,完成了网关多协议兼容的测试。
【图文】：

示意图,数据采集系统,工业制造,互联互通

年中国产业信息网对中小型 PLC 行业概况及发展趋势的龙在整体市场份额占前三，台达 PLC 作为国产 PLC 在择以上四种 PLC 应用于本文的研究。本文选择这四种协议：三菱 PLC 选用基于以太网的 MC 协议[32]，西门 PPI 协议[33]，欧姆龙 PLC 选用基于以太网的 FINS 协议太网的 Modbus/TCP 协议[37]。C 的协议兼容概述场的数据采集系统中可以通过一定的方法将多种异构协兼容，，达到现场生产过程 PLC 的数据采集、设备连接、现互联互通。工业制造系统总共协议兼容示意图如图 2其它系统ERP、MES、WMS、OA、ESB等应用系统

网关功能

10图 2.2 OPC UA 网关功能结构关具体软件模块划分及功能[42]为：能模块：协议功能的实现，提供协议调用接口；服务功能模块：主要实现读节点、写节点、订阅、发布理模块：缓存配置 PLC 设备数据信息和变量定义信息，信模块、OPC UA 通信模块的三者对应关系；务模块：组态软件配置或者配置脚本；发模块：主要是针对协议通信使用的硬件接口。务功能模块结构有：UA 应用程序、Server API 口、监协议栈及各节点。OPC UA 的 Server 端使用 API 口来关 UA 服务器结构如图 2.3 所示。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP273;TN915.04

【参考文献】