[发明专利]基于OPC UA的时间敏感网络集中用户配置方法及系统

说明书

本发明属于工业通信技术领域，涉及基于OPC UA的时间敏感网络集中用户配置方法及系统；所述系统包括用户终端站、UA‑TSN配置管理中间件和集中式用户配置实体；用户终端站包括多个现场设备和UA‑TSN协调器；设备内嵌OPC UA服务器向UA‑TSN协调器注册后，UA‑TSN配置管理中间件通过访问UA‑TSN协调器获取OPC UA地址信息列表，通过对应地址信息与现场设备通信并汇集设备信息；集中式用户配置实体提取并解析UA‑TSN配置管理中间件聚合的TSN流需求信息；利用该信息进行调度计算完成配置。本发明实现对TSN网络调度信息的自动传输与配置，降低了大规模TSN网络配置过程中的操作复杂度的问题。

技术领域

本发明属于工业通信技术领域，涉及基于OPC UA的时间敏感网络集中用户配置方法及系统。

背景技术

在工业4.0信息化变革的深入过程中，工业制造系统对数据通信的实时性和互操作性需求不断提升。时间敏感网络(Time Sensitive Network，TSN)是一组支持实时数据传输的标准集，其低延迟，低抖动和极低的丢包率等特点能够为工业应用提供确定性通信保障，而其中时间敏感机制的配置是时间敏感网络全面部署和集成的关键。但是对于当前大规模的工业生产系统而言，TSN网络的配置过程相对繁琐，手动配置的依赖性较强，多种工业设备间由于协议一致性等问题存在一定程度上的数据通信障碍，这使得系统中TSN网络的配置过程缺乏标准化和互操作性。

开放平台通信统一架构(Open Platform Communications UnifiedArchitecture，OPC UA)作为一种高度标准化的数据通信规范，具备设备信息统一描述和跨平台数据互通的能力，借助工业互联网技术地不断推进，OPC UA得到了工业自动化生产领域的广泛认可与推广应用。OPC UA和TSN两种技术的结合，不仅能够发挥OPC UA在语义互操作方面的优势，也能借助TSN的网络特性为工业系统带来更为高效和标准化的数据通信方式。

目前虽然已经出现了OPC UA和TSN的融合技术，但是当前OPC UA和TSN两种技术融合程度较低，因此亟需一种在大规模应用场景下将OPC UA应用于TSN网络中，以标准化的方式进行批量TSN流配置，实现TSN网络用户设备的自动发现以及调度信息有效传输与配置的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于OPC UA的时间敏感网络集中用户配置方法及系统，通过将OPC UA应用于TSN网络调度配置的用户侧，完成对TSN网络的自动用户发现、多协议数据聚合以及网络调度需求参数的传输与配置等功能。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

在本发明的第一方面，本发明提供了一种基于OPC UA的时间敏感网络集中用户配置系统，所述用户配置系统至少包括用户终端站、UA-TSN配置管理中间件以及集中式用户配置实体；所述用户终端站包括采用不同工业协议的现场设备和UA-TSN协调器；所述用户终端站中现场设备内嵌OPC UA服务器主动向UA-TSN协调器进行注册后，所述UA-TSN配置管理中间件通过访问所述UA-TSN协调器获取OPC UA地址信息列表；所述UA-TSN配置管理中间件通过对应的OPC UA地址信息与用户终端站中的现场设备进行通信并汇集设备信息；所述集中式用户配置实体提取并解析UA-TSN配置管理中间件中聚合的TSN流需求信息；将所述TSN流需求信息进行调度计算完成配置。进一步的，所述UA-TSN配置管理中间件包括数据管理模块、数据分发与控制模块、用户数据聚合模块以及用户发现模块；所述数据管理模块负责对系统中的数据信息进行存储，并将数据信息保存在本地数据库中；所述数据分发与控制模块负责对OPC UA地址信息列表、TSN流需求信息和调度结果信息表进行分发和管控；所述用户数据聚合模块负责连接现场设备并将所有设备数据聚合到服务器地址空间中；所述用户设备发现模块负责与UA-TSN协调器中的发现服务器建立连接，获取现场设备的OPC UA地址信息列表。