Anúncio do padrão OPC UA / DDS Gateway

Um dos desafios mais importantes que os projetistas e integradores de sistemas enfrentam ao implantar sistemas complexos de Internet das Coisas (IoT) Industrial é a integração de diferentes soluções e padrões de conectividade.

Na RTI, trabalhamos constantemente para acelerar a revolução industrial da IoT. Nos últimos anos, desenvolvemos gateways de conectividade padrão para garantir que os sistemas DDS possam se integrar facilmente com outras estruturas de conectividade principais. Este ano, estamos trabalhando em um OPC UA / DDS Gateway padrão, uma ponte entre duas das mais conhecidas estruturas de comunicação IoT Industrial. Temos o prazer de anunciar que este gateway acaba de ser adotado pelo Object Management Group (OMG).

Especificação OPC UA / DDS Gateway

No ano passado, a OMG e a OPC Foundation anunciaram uma estratégia colaborativa para os padrões de conectividade DDS e OPC UA. Após esse anúncio, a OMG emitiu uma Solicitação de Propostas (RFP) para a definição de um OPC UA / DDS Gateway padrão para permitir a interoperabilidade transparente entre os aplicativos DDS e OPC UA.

Aceitamos o desafio e montamos uma proposta de 140 páginas com contribuições de usuários e fornecedores DDS e OPC UA, que foi votada e adotada na Reunião Técnica OMG de março. Esta postagem do blog fornece uma visão geral da nova especificação e descreve os protótipos que desenvolvemos para validar o novo padrão.

Visão geral da especificação

O objetivo da especificação OPC UA / DDS Gateway é permitir que os aplicativos DDS e OPC UA interoperem de forma transparente usando os mecanismos nativos de cada estrutura específica. Na prática, isso implica resolver dois problemas separados:

• Construindo um OPC UA para DDS Bridge para permitir que aplicativos DDS operem no AddressSpace de um Servidor OPC UA usando recursos padrão de publicação-assinatura centrados em dados DDS e os mecanismos RPC sobre DDS.
• Construindo um DDS para OPC UA Bridge para permitir que os aplicativos OPC UA Client participem como cidadãos de primeira classe no DDS Global Data Space usando os Serviços OPC UA padrão.

Figura 1:Conceito de gateway OPC UA / DDS

OPC UA para DDS Bridge

O OPC UA para DDS Bridge permite que aplicativos DDS leiam, gravem e assinem informações no AddressSpace de um Servidor OPC UA. Este lado do Gateway atende alguns dos casos de uso para os quais vimos uma necessidade na comunidade. Por exemplo, torna possível integrar dispositivos habilitados para OPC UA em sistemas maiores de sistemas que requerem escalabilidade e recursos de QoS de DDS. A Figura 2 ilustra esse tipo de implantação em que alguns aplicativos DDS assinam usando o protocolo de conexão DDS-RTPS para informações fornecidas por dois servidores OPC UA que usam o protocolo binário OPC UA.


Figura 2:OPC UA para DDS Bridge
O comportamento do OPC UA para DDS Bridge é bastante simples. Por um lado, o Gateway instancia um Cliente OPC UA capaz de se conectar a um Servidor e realizar um conjunto de ações usando os Serviços do OPC UA (por exemplo, usando o Conjunto de serviços de atributos para Ler e escrever , e usando a Assinatura e Conjuntos de serviços MonitoredItems para se inscrever em mudanças de dados e eventos). Por outro lado, o Gateway instancia um conjunto de DataReaders e DataWriters capaz de lidar com as interações necessárias com o lado DDS.

A especificação divide as informações expostas aos aplicativos DDS em duas categorias:

• Mapeamentos de conjuntos de serviços - fornece Serviços DDS equivalentes à maioria dos Serviços OPC UA padrão usando os mecanismos definidos na especificação OMG RPC sobre DDS. Esses mapeamentos possibilitam que os solicitantes DDS invoquem serviços, como Leitura ou Write para realizar o equivalente OPC UA Serviço operações ou para invocar o Serviço de Navegação para navegar no AddressSpace do servidor.
• Mapeamento do modelo de assinatura - fornece aos aplicativos DDS um mapeamento simplificado do OPC UA Servidor . Este mapeamento permite que os integradores de sistema combinem MonitoredItems para uma ou várias assinaturas de Tópicos DDS, fornecendo uma maneira poderosa de modelar como as informações são transmitidas e consumidas por aplicativos DDS.

Para facilitar o trabalho dos integradores de sistemas, definimos uma sintaxe XML para configurar o OPC UA para DDS Bridge. O snippet abaixo mostra um arquivo de configuração simples do OPC UA / DDS Gateway.

  
  
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Listagem 1:Exemplo de configuração de gateway OPC UA / DDS (OPC UA para DDS Bridge)
O arquivo de configuração é organizado da seguinte forma:

• Define os tipos de DDS que descrevem os tópicos de DDS que serão criados como resultado dos mapeamentos especificados no arquivo de configuração. Eles podem ser usados ​​nas configurações do OPC UA / DDS Gateway, que podem ser implantados em diferentes processos ou máquinas.
• Define uma instância de Gateway que instancia uma ponte OPC UA para DDS (também pode conter uma ponte DDS para OPC UA). Por um lado, esta ponte usa uma conexão OPC UA (que instancia um cliente OPC UA para se conectar a um servidor) e um DomainParticipant do outro lado (que lida com a criação de entidades DDS).
• Ele configura os conjuntos de serviços que desejamos expor aos aplicativos DDS (por exemplo, o Conjunto de serviços de atributos para permitir leituras ou gravações instantâneas de informações no AddressSpace do OPC UA Servidor ).
• Ele configura um conjunto de entradas OPC UA (ou seja, assinaturas para OPC UA MonitoredItems ) e Saídas DDS (Publicação de Tópicos DDS ) Entradas e saídas podem ser combinadas para que os MonitoredItems especificado em uma entrada pode ser atribuído a um campo de uma ou mais saídas DDS. Este processo é tratado pelas atribuições na seção Mapeamento.

DDS para ponte OPC UA

A ponte DDS para OPC UA permite que os aplicativos do Cliente OPC UA participem como cidadãos de primeira classe no DDS Global Data Space. Este lado do Gateway também atende ao restante dos casos de uso que discutimos com os usuários DDS e OPC UA. Por exemplo, torna possível para clientes e ferramentas OPC UA existentes navegar pelos Tópicos e Instâncias que os aplicativos DDS estão trocando em diferentes Domínios DDS e até mesmo configurar assinaturas personalizadas para membros desses Tópicos. A Figura 3 ilustra esses tipos de implantações, em que os aplicativos OPC UA Client acessam - usando o protocolo binário OPC UA - informações que os aplicativos DDS fornecem usando seu protocolo de fio DDS-RTPS nativo.


Figura 3:DDS para ponte OPC UA
Em poucas palavras, a ponte DDS para OPC UA define um modelo de informação OPC UA para representar o DDS Global Data Space. Ou seja, define um conjunto de Objetos e Nós Variáveis ​​para representar Domínios, Tópicos, Instâncias e Tipos de Dados DDS. Implementamos este modelo de informação em um OPC UA Server embutido no Gateway. Este servidor fornece todos os mecanismos padrão para permitir que os clientes naveguem pelas informações no DDS Global Data Space e leiam, escrevam ou assinem informações usando o Conjunto de serviços OPC UA apropriado .

Na especificação, também definimos a sintaxe XML para configurar o DDS para OPC UA Bridge, que permite aos integradores de sistema decidir quais partes do DDS Global Data Space são representadas no AddressSpace do Servidor OPC UA e, portanto, exposto aos Clientes OPC UA. O snippet abaixo mostra um arquivo de configuração simples do OPC UA / DDS Gateway.

  
  
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Listagem 2:Exemplo de configuração de gateway OPC UA / DDS (DDS para ponte OPC UA)
O arquivo de configuração é organizado da seguinte forma:

• No caso do OPC UA para DDS Bridge, define os tipos de dados DDS que serão instanciados pela configuração do OPC UA / DDS Gateway.
• Define uma instância do OPC UA Gateway que instancia o DDS p

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