一种基于TSN网络和OPC UA架构的确定性通信系统技术方案

本发明专利技术请求保护一种基于TSN网络和OPC UA架构的确定性通信系统，其特征在于，包括：嵌入式OPC UA服务器、TSN时间敏感网络及OPC UA客户端，其中，嵌入式OPC UA服务器用于负责连接工业现场的设备、机器、传感器；TSN时间敏感网络用于作为整个系统的通信载体；OPC UA客户端用于读取现场级数据、操作设备，为上层应用提供数据和操作功能。本发明专利技术将OPC UA嵌入式服务器与TSN网络结合起来实现。这样即兼容了OPC UA强大的面向对象的信息模型来描述语义丰富的系统，实现复杂工业现场的数据互通，又通过IEEE TSN的网络在联网中提供可靠的确定性，实现端到端的实时传输数据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于TSN网络和OPCUA架构的确定性通信系统
本专利技术属于工业网络领域，具体涉及一种使用时间敏感网络和OPCUA架构确保工业通信中关键负载的确定性通信和兼容普通的非确定性通信，以及实现工业现场网络中各种不同设备、应用的数据互通。
技术介绍
随着智能制造的逐步发展，物联网、大数据、云计算等技术在工业中越来越受到重视和使用，工业数据越来越体现“数据即资产”这一重要的产业趋势。与此同时，工业物联网和工业4.0的新范例推动了经典的自动化金字塔，即使用统一的标准和与供应商无关的标准来简化集成和维护。为此，需要一种新的通信方法，这种新的通信方法应使用标准化的信息语义，并超越现场总线定义的传输层机制。OPCUA代表开放平台通信和统一体系结构，是基于TCP/IP用于工业通信的客户端-服务器协议，它已被标准化为IEC62541。OPCUA服务器提供对数据和功能的访问，这些数据和功能是在面向对象的信息模型中构造的。OPCUA广泛用于自动化中灵活尽力(best-effort)的通信。对于许多应用实例，OPCUA已经取代了其前身(以MicrosoftW本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于TSN网络和OPC UA架构的确定性通信系统，其特征在于，包括：嵌入式OPCUA服务器、TSN时间敏感网络及OPC UA客户端，其中，/n嵌入式OPC UA服务器用于负责连接工业现场的设备、机器、传感器；通过搭建嵌入式OPC UA服务器，对工业现场的设备、机器、传感器进行标准连接，实现系统中复杂工业现场的数据互通；/nTSN时间敏感网络用于作为整个系统的通信载体；通过构建TSN时间敏感网络，将系统中传输的数据按照其特性分为时间敏感数据、非时间敏感数据，而传输的时间敏感数据按照其紧急程度又可划分其优先级，保证数据在网络中传输的确定性时延；/nOPC UA客户端用于读取现场级数据、操作...

【技术特征摘要】
1.一种基于TSN网络和OPCUA架构的确定性通信系统，其特征在于，包括：嵌入式OPCUA服务器、TSN时间敏感网络及OPCUA客户端，其中，
嵌入式OPCUA服务器用于负责连接工业现场的设备、机器、传感器；通过搭建嵌入式OPCUA服务器，对工业现场的设备、机器、传感器进行标准连接，实现系统中复杂工业现场的数据互通；
TSN时间敏感网络用于作为整个系统的通信载体；通过构建TSN时间敏感网络，将系统中传输的数据按照其特性分为时间敏感数据、非时间敏感数据，而传输的时间敏感数据按照其紧急程度又可划分其优先级，保证数据在网络中传输的确定性时延；
OPCUA客户端用于读取现场级数据、操作设备，为上层应用提供数据和操作功能；
获取数据：OPCUA客户端通过TSN网络交换设备连接嵌入式OPCUA服务器，而嵌入式OPCUA服务器中对应不同机器、设备、传感器，在其内部有多个对应的变量节点，变量节点与实际机器、设备、传感器之间存在映射关系，一旦有参数变化立即更新对应的变量节点的值，这样OPCUA客户端只需通过TSN网络发送读取请求或使用订阅机制周期性的获取数据，即可获取相应的数据，上层应用无需访问底层机器、设备、传感器，直接获取OPCUA客户端中存储的数据；
1)操作功能：上层应用操作底层设备，通过OPCUA客户端向嵌入式OPCUA服务器发送对应的操作，嵌入式OPCUA服务器初始化时对应不同机器、设备的操作，在其内部映射有对应的操作功能，操作对应的功能便能实现对实际机器、设备的操作。


2.根据权利要求1所述的一种基于TSN网络和OPCUA架构的确定性通信系统，其特征在于，所述嵌入式OPCUA服务器的构建具体包括：将嵌入式OPCUA服务器的基本结构搭建在运行Linux系统的嵌入式设备之上，基本结构包括地址空间、服务器主体，根据工业现场实际的设备，首先在服务器中实例化建立与实际设备对应的模型，包含实际设...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗志勇，黄典典，王耀，何禹辰，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50