一种基于OPC UA的协议转换配置系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于OPC UA的协议转换配置系统，利用数据采集模块、内存管理模块和OPC UA服务器模块进行参数数据传输，并通过DriveWatch管理模块进行数据传输进程管理，参数数据的格式转换由嵌入式系统来完成，OPC UA服务器模块和OPC UA客户端提供转化数据的上传和下发数据的传输。本发明专利技术还提供了一种基于OPC UA的协议转换配置方法，首先初始化模块和设备，初始化后采集数据，并对数据进行格式转换，得到OPC UA格式数据，OPC UA服务器模块上传数据，OPC UA客户端读取数据并上传至数据监测与管理系统。本发明专利技术提供的协议转换系统和方法使得多个异构电力设备可以统一进行数据采集，且采集的数据以同一格式数据输出，更加方便管理与调用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于OPCUA的协议转换配置系统和方法
本专利技术涉及电力设备运行状态监测
，尤其是指一种基于OPCUA的协议转换配置系统和方法。
技术介绍
集成和互联互通是智能制造、工业4.0、电力物联网的关键支撑。电力系统中不同厂家的现场设备接口不同、采集的数据不同，有的甚至不开放接口，因此实际使用中这些现场设备可能是一个信息孤岛或者很难被集成到现有系统中。随着MES等各类工业软件的使用，各类电力设备的运行大数据分析依赖的现场数据需要通过现场设备集成到上层信息和管理系统。随着现场设备种类的不断更新和增加，集成和互联互通的要求也越来越高，现场数据采集设备应具有对多种不同接口和协议的支持，同时需要以标准的接口对外输出，这样设备和系统集成才能做到高效和标准化。当前电力装备普遍采用的ModbusRTU和各类PLC协议等为主要现场数据采集接口，而OPCUA协议的设计较为开放，可以兼容现场协议中的各种类型的数据，所以采用了OPCUA协议作为唯一输出接口，实现电力装备现场采集数据的集成和互联。虽然面向OPCUA协议的转换设计已经有较多成熟产品，但是针对具体的同时接入执行Modbus标准协议的Modbus设备、采用S7协议的西门子PLC通信设备、采用HostLink协议的欧姆龙PLC通信设备、采用三菱协议的三菱FX系列PLC通信设备和采用私有协议的机器人并采集其参数数据的应用场景，并未有相关技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种基于OPCUA的协议转换配置系统和方法。r>本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现：一种基于OPCUA(OPCUnifiedArchitectureOPC统一架构)的协议转换配置系统，包括数据采集模块、DriveWatch管理模块、内存管理模块、嵌入式系统、OPCUA服务器模块和OPCUA客户端，所述数据采集模块通过嵌入式系统与内存管理模块连接，所述内存管理模块与OPCUA服务器模块连接，用于传输异构电力设备参数数据，所述嵌入式系统用于转换异构电力设备参数数据为OPCUA数据格式；所述数据采集模块、内存管理模块和OPCUA服务器模块均与DriveWatch管理模块相连接，所述DriveWatch管理模块用于数据传输的进程管理；所述所述OPCUA客户端与OPCUA服务器模块进行通信连接，所述OPCUA客户端用于读取内存管理模块内数据并发送读取到的数据至数据监测与管理系统，所述OPCUA客户端还用于传输下发至内存管理模块的数据。在进行现场数据采集时常常遇见需要同时监测管理多个异构电力设备的参数数据的情况，异构电力设备所采用的通信协议均不同，所采集的参数数据类型也不同，所以在实际运用场景中，很难将所有的异构电力设备的参数数据集成到数据监测与管理系统中。而将采集到的异构电力设备的参数数据全部转换为统一的格式数据输出，再传输至数据监测与管理系统中，就可以避免异构电力设备参数数据无法全部传输至数据监测与管理系统中的问题。通过嵌入式系统对采集到的异构电力设备参数数据进行数据格式转换，嵌入式系统的可编程性保证了协议转换配置系统可以适应多种现场应用场景。将转换的数据格式确定为OPCUA格式，OPCUA协议的设计较为开放，可以兼容现场数据采集过程中采集到的各种类型的数据，将异构电力设备参数数据转换成OPCUA格式数据较为简单方便。进一步的，所述数据采集模块包括若干个采集单元，每个所述采集单元包括一种通信协议，每个所述采集单元与支持采集单元对应通信协议的异构电力设备为通信连接；所述采集单元和异构电力设备均包括RS485接口，所述采集单元和异构电力设备通过RS485接口进行通信连接。通过设置多个采集单元来连接异构电力设备，每个采集单元对应一种通讯协议，在进行数据采集时，根据异构电力设备数据输出接口采用的通讯协议来选择采集单元，提高了数据转换的正确率。进一步的，所述异构电力设备包括采用Modbus标准协议数据采集接口的Modbus设备，采用S7协议数据采集接口的西门子PLC通信设备，采用HostLink协议数据采集接口的欧姆龙PLC通信设备，采用三菱协议数据采集接口的三菱FX系列PLC通信设备。适用于市面上常见的电力设备，可以满足大多数现场参数采集的需求。进一步的，所述所述数据监测与管理系统具体为SCADA系统和MES系统。在进行现场数据采集后，采集到的数据需要进行处理应用，所以需要利用数据监测与管理系统来接收并分配采集到的数据，SCADA系统为数据采集与监控系统，连接设备层和制造层，SCADA系统通过接收到的数据来产生各种设备资料；而MES系统为制造执行系统，通过SCADA系统产生的设备资料并结合现场生产情况来解决现场生产出现的问题。在一般化的应用场景中，SCADA系统负责的是数据监测，而MES系统则负责对数据进行管理两者配合时，可以很好的实现集成和互联。进一步的，一种基于OPCUA的协议转换配置方法，适应于上述的一种基于OPCUA的协议转换配置系统，包括以下步骤：步骤一：DriveWatch管理模块进行网卡地址配置和数据采集模块配置，DriveWatch管理模块控制完成数据采集模块以及与数据采集模块连接的异构电力设备的初始化，并启动内存管理模块和OPCUA服务器模块；步骤二：数据采集模块对异构电力设备进行参数数据采集，所述数据采集模块将异构电力设备参数数据上传至嵌入式系统进行数据转换，所述嵌入式系统将异构电力设备参数数据转换为OPCUA格式数据并送入内存管理模块内保存；步骤三：通过所述OPCUA客户端设置执行数据通知的循环周期，每个循环周期内，所述内存管理模块每接收到一次嵌入式系统传输的OPCUA格式数据，所述内存管理模块将此次收到的OPCUA格式数据打包成一个数据包并将所述数据包送入OPCUA服务器模块内进行保存；步骤四：通过OPCUA客户端选择发布请求，若选择发布数据上传请求，则执行步骤五，若选择发布数据下发请求，则执行步骤六；步骤五：OPCUA客户端向OPCUA服务器模块发送发布数据上传请求，OPCUA服务器模块确定发布数据上传请求所处循环周期，所述OPCUA服务器模块将该循环周期内保存的所有数据包上传至OPCUA客户端，OPCUA客户端对所有数据包进行读取，OPCUA客户端将读取后数据发送至数据监测与管理系统，并返回执行步骤四；步骤六：OPCUA客户端向OPCUA服务器模块发送发布数据下发请求，并同时发送下发的数据，所述OPCUA服务器模块将所述下发的数据写入内存管理模块，所述内存管理模块将所述下发的数据通过数据采集模块传输至异构电力设备内，返回执行步骤四。通过DriveWatch管理模块启动整个系统的工作，并进行了初始的配置，减少了工作人员初始化系统和电力设备的工作量，且OPCUA格式数据均保存于内存管理模块内，且每上传一次数据就将该数据打包，将数据细化，方便OPCUA客户端读取，且还具备数据下发的功能，可以通过下发指令来直接改变异构电力设备，减少出现问题时，停止工作检本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于OPC UA的协议转换配置系统，其特征在于，包括数据采集模块(1)、DriveWatch管理模块(2)、内存管理模块(3)、嵌入式系统(4)、OPC UA服务器模块(5)和OPCUA客户端(6)，所述数据采集模块(1)通过嵌入式系统(4)与内存管理模块(3)连接，所述内存管理模块(3)与OPC UA服务器模块(5)连接，用于传输异构电力设备(8)参数数据，所述嵌入式系统(4)用于转换异构电力设备(8)参数数据为OPC UA数据格式；所述数据采集模块(1)、内存管理模块(3)和OPC UA服务器模块(5)均与DriveWatch管理模块(2)相连接，所述DriveWatch管理模块(2)用于数据传输的进程管理；所述所述OPC UA客户端(6)与OPC UA服务器模块(5)进行通信连接，所述OPC UA客户端(6)用于读取内存管理模块(3)内数据并发送读取到的数据至数据监测与管理系统(7)，所述OPC UA客户端(6)还用于传输下发至内存管理模块(3)的数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于OPCUA的协议转换配置系统，其特征在于，包括数据采集模块(1)、DriveWatch管理模块(2)、内存管理模块(3)、嵌入式系统(4)、OPCUA服务器模块(5)和OPCUA客户端(6)，所述数据采集模块(1)通过嵌入式系统(4)与内存管理模块(3)连接，所述内存管理模块(3)与OPCUA服务器模块(5)连接，用于传输异构电力设备(8)参数数据，所述嵌入式系统(4)用于转换异构电力设备(8)参数数据为OPCUA数据格式；所述数据采集模块(1)、内存管理模块(3)和OPCUA服务器模块(5)均与DriveWatch管理模块(2)相连接，所述DriveWatch管理模块(2)用于数据传输的进程管理；所述所述OPCUA客户端(6)与OPCUA服务器模块(5)进行通信连接，所述OPCUA客户端(6)用于读取内存管理模块(3)内数据并发送读取到的数据至数据监测与管理系统(7)，所述OPCUA客户端(6)还用于传输下发至内存管理模块(3)的数据。


2.根据权利要求1所述的一种基于OPCUA的协议转换配置系统，其特征在于，所述数据采集模块(1)包括若干个采集单元(1-1)，每个所述采集单元(1-1)包括一种通信协议，每个所述采集单元(1-1)与支持采集单元(1-1)对应通信协议的异构电力设备(8)为通信连接；所述采集单元(1-1)和异构电力设备(8)均包括RS485接口，所述采集单元(1-1)和异构电力设备(8)通过RS485接口进行通信连接。


3.根据权利要求1所述的一种基于OPCUA的协议转换配置系统，其特征在于，所述异构电力设备(8)包括采用Modbus标准协议数据采集接口的Modbus设备，采用S7协议数据采集接口的西门子PLC通信设备，采用HostLink协议数据采集接口的欧姆龙PLC通信设备，采用三菱协议数据采集接口的三菱FX系列PLC通信设备。


4.根据权利要求1所述的一种基于OPCUA的协议转换配置系统，其特征在于，所述所述数据监测与管理系统(7)具体为SCADA系统(7-1)和MES系统(7-2)。


5.根据权利要求1所述的一种基于OPCUA的协议转换配置方法，适用于权利要求1-4所述的一种基于OPCUA的协议转换配置系统，其特征在于，包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文斌，池晓金，郭阳明，刘主光，潘志强，蒋宗敏，何佩，陈梦娴，戴文博，蔡怡挺，孙望舒，王化，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司温州供电公司，西北工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33