一种工业自动化系统中控制与信息模型融合方法技术方案

本发明专利技术公开了一种工业自动化系统中控制与信息模型融合方法，涉及工业自动化领域，其设计基于IEC 61499控制模型与OPC UA信息模型间的映射规则集，具体包括，设计实体映射规则、设计关系映射规则、设计管理映射规则。本发明专利技术通过实现控制模型与信息模型的统一集成方法，有利于在统一的模型中通过一次修改实现控制模型和信息模型的同时更新，既降低了修改模型过程的工作量和难度，也增强了控制模型与信息模型间的互操作性。

【技术实现步骤摘要】
一种工业自动化系统中控制与信息模型融合方法
本专利技术涉及工业与自动化领域，尤其涉及一种工业自动化系统中控制与信息模型融合方法。
技术介绍
在目前的工业系统中，控制模型与信息模型往往是分开运行的两种模型，两者之间基本不能实现互操作。往往在生产流程需要进行更改时，工程人员需要分别去修改控制模型中的代码逻辑和信息模型中的数据处理逻辑，工作繁琐且耗时，两种模型之间交互过程中的接口兼容性问题也大大增加了调整生产流程的工作量和难度。现有的控制模型与信息模型的集成方法是一种弱相关的集成方法，是在控制模型编程环境中引入信息模型接口模块，通过接口模块实现与信息模型的互操作。其缺点为：(1)只有关联到接口模块的变量才参与了模型间的交互，模型间互操作性较低。(2)使用不方便，对同一个变量的不同操作(读/写)要调用不同类型的模块。(3)参与模型间交互的变量增多时，接口模块与控制模型其他模块间的连线也会大量增加，大大降低控制模型的可读性，修改控制模型的难度也将增加。(4)通过接口模块处关联变量的方式不能体现信息模型内部的层次结构关系。本专利技术所要解决的技术问题，是解决控制模型与信息模型之间交互过程的接口兼容性问题。因此，本领域的技术人员致力于开发一种工业自动化系统中控制与信息模型融合方法，通过实现控制模型与信息模型的统一集成方法，有利于在统一的模型中通过一次修改实现控制模型和信息模型的同时更新，既降低了修改模型过程的工作量和难度，也增强了控制模型与信息模型间的互操作性。专利技术内容有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是实现控制模型与信息模型之间交互过程的接口兼容性问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种工业自动化系统中控制与信息模型融合方法，其设计基于IEC61499控制模型与OPCUA(OPCUnifiedArchitecture，OPC统一架构，是OPC基金会应用在自动化技术方面的网络传输协议和信息建模方法)信息模型间的映射规则集，所述映射规则集包括实体映射规则、关系映射规则和管理映射规则，其包括以下步骤：步骤1、实体映射，将IEC61499控制模型中的系统模型、设备模型、资源模型、应用模型、功能块模型所包含的实体映射到OPCUA信息模型或自定义的信息模型，得到IEC61499控制模型的实体在OPCUA信息模型或自定义的信息模型中的节点表述；步骤2、关系映射，将IEC61499控制模型中的系统模型、设备模型、资源模型、应用模型、功能块模型所包含的实体间的层级关系和非层级关系映射到OPCUA引用集中，通过所述引用集中的引用类型表示OPCUA信息模型或自定义的信息模型中的节点与节点之间的关系；步骤3、管理映射，将IEC61499控制模型的实体的管理指令映射到OPCUA服务集中的特定服务，以OPCUA服务集中的服务为基础，定义出IEC61499管理指令服务，在使用时可将定义的IEC61499管理指令服务绑定到OPCUA方法节点，通过方法节点实现对所述管理指令服务的调用。进一步地，所述步骤1中的实体映射，其规则为两种：在IEC61499实体与OPCUA信息模型中的实体存在相似性的情况下，则以OPCUA信息模型中的实体为基类，派生出IEC61499-OPCUA实体类型；在OPCUA信息模型中不存在IEC61499相似实体的情况下，则以OPCUA基本对象类型为基础，根据IEC61499实体的特征来定义相应的对象类型。进一步地，所述步骤1中的实体映射，其规则可分为两部分，第一部分包含功能块层级之上的映射规则，包括系统、设备、应用、资源映射规则，第二部分包含功能块层级的映射规则。进一步地，，所述步骤2中的关系映射，其以OPCUA信息模型中的内置引用表述IEC61499控制模型中的实体的层级关系，将IEC61499控制模型中的实体的非层级关系映射到自定义引用。进一步地，所述步骤3中的管理映射，在实现其管理映射规则时，在使用时可将定义的IEC61499管理指令服务绑定到OPCUA方法节点，通过方法节点实现对所述管理指令服务的调用。进一步地，所述第一部分包含功能块层级之上的映射规则，其将IEC61499控制模型中的系统、设备、应用、资源实体映射到IEC61499-OPCUA的系统模型的节点。进一步地，所述第二部分包含功能块层级的映射规则，其将IEC61499控制模型中的功能块层级的实体映射到IEC61499-OPCUA的FB(功能块)模型的节点。进一步地，所述IEC61499-OPCUA的系统模型的节点，其以OPCUA信息模型中的实体为基类，由元模型基类直接派生出IEC61499-OPCUA的实体类型，或由元模型基类派生出OPCUA设备模型，再由所述OPCUA设备模型派生出IEC61499-OPCUA实体类型。进一步地，所述IEC61499-OPCUA的FB模型的节点，其以OPCUA信息模型中的实体为基类，由元模型基类直接派生出IEC61499-OPCUA实体类型，或由元模型基类派生出OPCUA设备模型或条件模型或状态机模型，再由所派生出的OPCUA设备模型或条件模型或状态机模型派生出IEC61499-OPCUA的实体类型。进一步地，所述步骤3的所述IEC61499控制模型的实体的管理指令包括：“创建”，“删除”，“启动/停止/终止/重置”，“查询”，“读”，“写”，“浏览”，所述管理指令中的“创建”可以结合三种对象节点：“功能块/事件”、“连接”、“监视”，所述管理指令中的“删除”可以结合三种对象节点：“功能块/事件”、“连接”、“监视”；所述步骤3的所述管理映射关系，由管理指令结合相应的对象节点后映射到OPCUA服务集中的服务，具体为：“创建”结合“功能块/事件”映射到“添加节点服务”，(根据组件类型对应不同的节点类型)，“创建”结合“连接”映射到“添加引用服务”，(根据连接类型对应不同的引用类型)，“创建”结合“监视”映射到“创建订阅/监视项服务”，“删除”结合“功能块/事件”映射到“删除节点服务”，(根据组件类型对应不同的节点类型)，“删除”结合“连接”映射到“删除引用服务”，(根据连接类型对应不同的引用类型)，“删除”结合“监视”映射到“删除订阅/监视项服务”，“启动/停止/终止/重置”映射到“调用(方法)服务”，“查询”映射到“查询服务”，“读”映射到“读/历史读服务”，“写”映射到“写/历史更新服务”，“浏览”映射到“浏览服务”；OPCUA服务器中的所述“添加节点服务”与“删除节点服务”，根据“功能块/事件”组件类型对应不同的节点类型；OPCUA服务器中的所述“添加引用服务”与“删除引用服务”，根据“连接”类型对应不同的引用类型。在本专利技术的较佳实施方式中，可以实现基于IEC61499控制模型与OPCUA信息模型间的映射规则集，解决控制模型与信息模型之间交互过程的接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业自动化系统中控制与信息模型融合方法，其特征在于，设计基于IEC 61499控制模型与OPC UA信息模型间的映射规则集，所述映射规则集包括实体映射规则、关系映射规则和管理映射规则，包括以下步骤：/n步骤1、实体映射，将IEC 61499控制模型中的系统模型、设备模型、资源模型、应用模型、功能块模型所包含的实体映射到OPC UA信息模型或自定义的信息模型，得到IEC 61499控制模型的实体在OPC UA信息模型或自定义的信息模型中的节点表述；/n步骤2、关系映射，将IEC 61499控制模型中的系统模型、设备模型、资源模型、应用模型、功能块模型所包含的实体间的层级关系和非层级关系映射到OPC UA引用集中，通过所述引用集中的引用类型表示OPC UA信息模型或自定义的信息模型中的节点与节点之间的关系；/n步骤3、管理映射，将IEC 61499控制模型的实体的管理指令映射到OPC UA服务集中的特定服务，以OPC UA服务集中的服务为基础，定义出IEC 61499管理指令服务，在使用时可将定义的IEC 61499管理指令服务绑定到OPC UA方法节点，通过方法节点实现对所述管理指令服务的调用。/n...

【技术特征摘要】
1.一种工业自动化系统中控制与信息模型融合方法，其特征在于，设计基于IEC61499控制模型与OPCUA信息模型间的映射规则集，所述映射规则集包括实体映射规则、关系映射规则和管理映射规则，包括以下步骤：
步骤1、实体映射，将IEC61499控制模型中的系统模型、设备模型、资源模型、应用模型、功能块模型所包含的实体映射到OPCUA信息模型或自定义的信息模型，得到IEC61499控制模型的实体在OPCUA信息模型或自定义的信息模型中的节点表述；
步骤2、关系映射，将IEC61499控制模型中的系统模型、设备模型、资源模型、应用模型、功能块模型所包含的实体间的层级关系和非层级关系映射到OPCUA引用集中，通过所述引用集中的引用类型表示OPCUA信息模型或自定义的信息模型中的节点与节点之间的关系；
步骤3、管理映射，将IEC61499控制模型的实体的管理指令映射到OPCUA服务集中的特定服务，以OPCUA服务集中的服务为基础，定义出IEC61499管理指令服务，在使用时可将定义的IEC61499管理指令服务绑定到OPCUA方法节点，通过方法节点实现对所述管理指令服务的调用。


2.如权利要求1所述的工业自动化系统中控制与信息模型融合方法，其特征在于，所述步骤1中的所述实体映射，其规则为：
在IEC61499实体与OPCUA信息模型中的实体存在相似性的情况下，则以OPCUA信息模型中的实体为基类，派生出IEC61499-OPCUA实体类型；
在OPCUA信息模型中不存在IEC61499相似实体的情况下，则以OPCUA基本对象类型为基础，根据IEC61499实体的特征来定义相应的对象类型。


3.如权利要求1所述的工业自动化系统中控制与信息模型融合方法，其特征在于，所述步骤1中的所述实体映射，其规则可分为两部分，第一部分包含功能块层级之上的映射规则，包括系统、设备、应用、资源映射规则，第二部分包含功能块层级的映射规则。


4.如权利要求1所述的工业自动化系统中控制与信息模型融合方法，其特征在于，所述步骤2中的所述关系映射，以OPCUA信息模型中的内置引用表述IEC61499控制模型中的实体的层级关系，将IEC61499控制模型中的实体的非层级关系映射到自定义引用。


5.如权利要求1所述的工业自动化系统中控制与信息模型融合方法，其特征在于，所述步骤3中的所述管理映射，在使用时将定义的IEC61499管理指令服务绑定到OPCUA方法节点，通过方法节点实现对所述管理指令服务的调用。


6.如权利要求3所述的工业自动化系统中控制与信息模型融合方法，其特征在于，所述第一部分包含功能块层级之上的映射规则，将IEC61499控制模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴文斌，张云鹏，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31