[发明专利]基于OPC UA的工业软件跨域服务集成与编排方法

说明书

本发明公开了一种基于OPC UA的工业软件跨域服务集成与编排方法，所述方法如下：步骤1：OT应用构建；步骤2：OT应用服务化；步骤3：IT/OT服务管理；步骤4：IT/OT服务编排。该方法包含IT/OT集成化的工业软件框架和服务编排工具，该框架分为设备端和云端，在设备端采用基于OPC UA的IEC 61499组件服务化方法将OT应用服务化，定义OT服务接口，使用统一的访问机制帮助OT数据与IT服务进行交互，解决了IT与OT集成困难的问题；在云端使用服务编排工具对IT服务和OT服务进行统一管理，支持服务注册、服务授权和服务编排，通过可视化流程编排来构建新的软件功能，使得工业软件系统具有可扩展性。

技术领域

本发明属于操作技术、信息技术领域，涉及一种基于OPC UA的工业软件跨域服务集成与编排方法。

背景技术

现代工业自动化和控制系统以分布式机电设备为主。这些设备使用内置控制器来执行既定的功能，范围从可编程逻辑控制器到机器人控制器、数字控制器、通用运动控制器等。在工业互联网时代，工业制造方式正在从大规模生产转向大规模定制，工业自动化和控制系统正面临业务需求不断变化和生产流水线亟需重构的状况，这对工业软件系统的可扩展性、互操作性等方面提出了挑战。

大多数当前的工业系统都依赖于特定供应商的解决方案，供应商将硬件设备与其控制内核作为黑盒提供给客户，导致了设备接口的异构性，不利于工业系统的开发与集成。为了解决这个问题，工业界提出了IEC 61499标准，它为分布式信息和控制系统定义了一套软件组件，使用基于组件的方式进行软件开发，不仅提高了软件可靠性，而且通过定义统一的数据格式，有助于应用间集成，提高设备互操作性。

在传统工业软件框架下，工业应用之间缺乏标准的通信协议，工业控制的业务逻辑难以与物理设备进行解耦，这对IT/OT的跨域集成带来了麻烦。OPC UA是一种独立于平台的架构，它使用面向对象的方式将应用数据建模为不同类型的节点，并且提供客户端-服务器通信机制和发布-订阅模式来访问这些信息模型，既可以满足工业通信的需求，也可以达到封装工业应用的目的。

服务编排通过分析业务逻辑，将软件功能实现解耦，具有快速响应业务需求、快速生成新的服务、旧有系统的修改对服务接口无影响、可扩展性强等特点。采用服务编排的方式来开发工业软件功能，可以保障工业软件系统的可扩展性。

现有的工业软件系统大都基于手工编码的方式来解决IT与OT的交互问题，使用的协议包括CoAP、HTTP、MQTT、OPC UA等，工作量大且不同的通信接口不利于系统的集成。而且，传统的工业软件框架没有考虑过业务需求和设计频繁更改的情况，无法快速扩展新的系统功能。因此需要一种基于OPC UA的工业软件跨域服务集成与编排方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于OPC UA的工业软件跨域服务集成与编排方法，该方法包含了一种IT/OT集成化的工业软件框架和一个服务编排工具，该框架分为设备端和云端，在设备端采用基于OPC UA的IEC 61499组件服务化方法将OT应用服务化，定义OT服务接口，使用统一的访问机制帮助OT数据与IT服务进行交互，解决了IT与OT集成困难的问题；在云端使用服务编排工具对IT服务和OT服务进行统一管理，支持服务注册、服务授权和服务编排，通过可视化流程编排来构建新的软件功能，使得工业软件系统具有可扩展性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于OPC UA的工业软件跨域服务集成与编排方法，包括如下步骤：

步骤1：OT应用构建

步骤1.1：在硬件设备端构建支持IEC 61499标准的运行时环境；

步骤1.2：在硬件设备中构建和部署IEC 61499应用程序；

步骤2：OT应用服务化