(高清版)GBT 40305-2021 現(xiàn)場設(shè)備集成 EDD與OPC UA集成技術(shù)規(guī)范

ICS25.040現(xiàn)場設(shè)備集成EDD與OPCUA集成技術(shù)規(guī)范國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會IGB/T40305—2021 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義、縮略語 13.1術(shù)語和定義 13.2縮略語 24現(xiàn)場設(shè)備EDD文件與OPCUA服務(wù)器集成的一般方法 24.1集成架構(gòu) 24.2EDD與OPCUA集成的基本原理 3 4 45.2EDDL語言元素 4 56.1OPCUA相關(guān)信息介紹 56.2基于塊的設(shè)備信息模型 56.3非基于塊的設(shè)備信息模型 87EDD元素在OPCUA中的映射 97.1EDD到OPCUA映射的流程圖 97.2EDD到OPCUA的映射規(guī)則 9 97.4變量(VARIABLE)的映射 7.5數(shù)組(ARRAY)的映射 7.6記錄(RECORD)的映射 7.7參數(shù)的映射 7.8EDDL與OPCUA數(shù)據(jù)類型的映射 附錄A(資料性附錄)二進制文件具體格式 3 4 6 7圖5RECORD的結(jié)構(gòu) 7圖6VARIABLE_LIST信息模型 8圖7ARRAY的結(jié)構(gòu) 8ⅡGB/T40305—2021圖8非基于塊的設(shè)備信息模型 表1EDDL通用基本結(jié)構(gòu)元素及描述 表2EDD塊元素映射表 表4EDDL參數(shù)在OPCUA中的通用變量屬性集 表A.1二進制文件結(jié)構(gòu)表 ⅢGB/T40305—2021本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國工業(yè)過程測量控制和自動化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC124)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：機械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟研1GB/T40305—2021現(xiàn)場設(shè)備集成EDD與OPCUA集成技術(shù)規(guī)范本標(biāo)準(zhǔn)給出了電子設(shè)備描述文件集成相關(guān)的術(shù)語和定義、EDDL基本元素定義以及現(xiàn)場設(shè)備EDD與OPCUA服務(wù)器的集成方法，規(guī)定了基于EDD的OPCUA設(shè)備信息模型以及EDD元素的映射。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T21099.3—2018過程控制用功能塊(FB)第3部分：電子設(shè)備描述語言(EDDL)GB/T33863.3—2017OPC統(tǒng)一架構(gòu)第3部分：地址空間模型GB/T33863.5—2017OPC統(tǒng)一架構(gòu)第5部分：信息模型GB/T33863.8—2017OPC統(tǒng)一架購第8部分：數(shù)據(jù)訪問3.1.1EDD解析器EDDinterpreter解析EDD文件時所使用的解析軟件。注：通過代理解析器可以解析出EDD文件中的元素并生成特定格式的XML文件，然后將XML文件映射到OPCUA服務(wù)器的地址空間。3.1.2[GB/T29618.1—2017,定義3.1.22]3.1.3設(shè)備類型devicetype特征。2已定義的特征或?qū)傩缘募?，與另一集合的成員相對應(yīng)。[GB/T19769.1—2015,定義3.67]下列縮略語適用于本文件。Supervisory,ControlandDataAcqu4現(xiàn)場設(shè)備EDD文件與OPCUA服務(wù)器集成的一般方法4.1集成架構(gòu)將EDD與OPCUA集成可以解決從底層網(wǎng)絡(luò)通信到控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成以及上層應(yīng)用軟件統(tǒng)一訪問的集成與互操作問題。EDD與OPCUA集成的總體架構(gòu)如圖1所示。3OPCUA客戶機地址空間DCSPLC智能系統(tǒng)系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備4.2EDD與OPCUA集成的基本原理現(xiàn)場設(shè)備的EDD文件由設(shè)備制造商提供，OPCUA服務(wù)器可由系統(tǒng)集成商或設(shè)備制造商開發(fā)。可通過將現(xiàn)場設(shè)備的EDD文件集成轉(zhuǎn)化為OPCUA服務(wù)器的一部分，快速實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備信息在OPCUA中的集成。EDD在OPCUA中的集成應(yīng)用如圖2所示，其中，EDD解析器可以實現(xiàn)將EDD文件轉(zhuǎn)化為OPCUA服務(wù)器地址空間。轉(zhuǎn)化過程如圖2所示：文件中的元素并創(chuàng)建OPCUA節(jié)點，形成OPCUA服務(wù)器的地址空間。4GB/T40305—2021OPCUA服務(wù)器節(jié)點對象Vic節(jié)點地址空間Variable節(jié)點對象Method節(jié)點Method節(jié)點節(jié)點View節(jié)點節(jié)點EDD文件創(chuàng)建OPCUA節(jié)點解析器將EDD轉(zhuǎn)換為OPCUA節(jié)點5EDDL技術(shù)EDD包含自動化系統(tǒng)部件的所有設(shè)備參數(shù)，由EDDL描述EDD。EDDL提供一組可裁減的語言元素處理簡單、復(fù)雜或模塊化設(shè)備。EDD描述以下信息：——設(shè)備參數(shù)的描述；——設(shè)備參數(shù)的邏輯分組；——所支持的設(shè)備功能的選擇與執(zhí)行；——傳輸數(shù)據(jù)集的描述。5.2EDDL語言元素EDDL語言元素由標(biāo)識元素、基本結(jié)構(gòu)元素和特殊元素組成，定義如下：——標(biāo)識元素(例如，MANUFACTURE,DEVICE_TYPE)規(guī)定唯一標(biāo)識設(shè)備制造商、具體設(shè)備類型等設(shè)備描述的標(biāo)識信息，在EDD文件中首先進行定義，且僅出現(xiàn)一次?！窘Y(jié)構(gòu)元素規(guī)定設(shè)備屬性及相關(guān)設(shè)備功能，這些元素使用一組相關(guān)聯(lián)的屬性來定義?！厥庠厥侵С指郊犹匦缘腅DDL擴展部分。常用基本結(jié)構(gòu)元素及其描述見表1。5GB/T40305—2021EDDL元素描述VARIABLE描述設(shè)備或EDD應(yīng)用中的參數(shù)METHOD定義EDD應(yīng)用中執(zhí)行的程序COMMAND描述設(shè)備中變量的結(jié)構(gòu)和尋址BLOCK描述組成現(xiàn)場設(shè)備的邏輯塊，塊類型用CHARACTERISTICS描述RECORDVARIABLE的邏輯組，用來表示復(fù)雜通信對象。RECORD中的MEMBER是對VARIABLE的引用，可以是不同的數(shù)據(jù)類型VALUE_ARRAY值的邏輯組，組中的每個元素應(yīng)具有相同的數(shù)據(jù)類型VARIABLE_LIST設(shè)備中包含的數(shù)據(jù)邏輯組，為方便應(yīng)用而設(shè)MENU將EDDL元素組織為一個層次結(jié)構(gòu)GRAPH用來展示設(shè)備的數(shù)據(jù)本章描述的EDDL元素詳細信息見GB/T21099.3—2018。6基于EDD的OPCUA設(shè)備信息模型OPCUA服務(wù)器向客戶端提供的對象和相關(guān)信息稱為地址空間。OPCUA對象模型的元素在地址空間中是一組節(jié)點，這些節(jié)點用屬性(Attributes)描述，通過引用(Refere了8類節(jié)點來表示地址空間，包括Object,Variable,Method,ObjectType,VariableType,DataType,ReferenceType和View。每個節(jié)點類(NodeClass)有一組定義的屬性(Attributes),見GB/T33863.3—2017、GB/T33863.5—2017、GB/T33863.8—6.1.2與EDD映射相關(guān)的OPCUA元素FolderType的實例用來組織一個節(jié)點內(nèi)部層次結(jié)構(gòu)的地址空間，實例代表了子文件樹中的根節(jié)點。實例的名稱應(yīng)該與該文件夾的用途相關(guān)。6.1.2.2AnalogItemType基于塊的設(shè)備信息模型包含兩部分：基本信息(BasicInfo)、塊信息(BlockInfo),結(jié)構(gòu)如圖3所示。6GB/T40305—2021DeviceBasiclnfoBlockInfoVARIABLEBlocknVARIABLE_LST1VARIABLE_LIST2..VARIABLE_LISTnBasicInfo包含EDD中的制造商(Manufacturer)、設(shè)備類型(Device_Type)、設(shè)備版本(Device_revi-sion)、DD版本(DD_revision)和協(xié)議種類(Protocol)。BlockInfo信息模型包含1到多個EDD塊的實例。Block包含LABEL和HELP兩個變量，以及ObjectType的CHARACTERISTICS對象、PA-RAMETER對象和PARAMETER_LIST對象。CHARACTERISTICS包含LABEL和HELP兩個變量，以及ObjectType的MEMBER對象(結(jié)PARAMETER包含1到多個VARIABLE與ARRAY,以及1到多個ObjectType的RECORD7GB/T40305—2021PARAMETER_LIST包含1到多個VARIABLE_LSIT(結(jié)構(gòu)見6.2.5)。6.2.3MEMBER信息模型MEMBER信息模型，包含1到多個VARIABLE、ARRAY變量以及1到多個ObjectType類型的RECORD對象(結(jié)構(gòu)見6.2.4)的結(jié)構(gòu)如圖4所示。VARIABLEMEMBERARRAYRECORD信息模型包含LABEL和HELP兩個變量以及一個ObjectType的MEMBER對象，該對象下包含1到多個VARIABLE(VARIABLE的映射見第7章),結(jié)構(gòu)如圖5所示。VARIABLE1MEMBERsVARIABLE2..VARIABLEnVARIABLE_LIST信息模型包含LABEL和HELP兩個變量以及1到多個VARIABLE,結(jié)構(gòu)如圖6所示。8GB/T40305—2021VARIABLE_LISTSVARIABLE1VARIABLE2..VARIABLEn圖6VARIABLE_LIST信息模型ARRAY包含4個變量LABEL、HELP、TYPE和NUMBER_OF_ELEMENTS,結(jié)構(gòu)如圖7所示。ARRAYNUMBER_OF_ELEMENTS6.3非基于塊的設(shè)備信息模型對于類似HART不包含塊(Block)的設(shè)備，信息模型包含基本信息(BasicInfo)、1到多個VARIA-BLE(VARIABLE的映射見第7章),信息模型結(jié)構(gòu)如圖8所示。BasicInfoBasicInfoVARIABLE1VARIABLE2..VARIABLEn圖8非基于塊的設(shè)備信息模型9GB/T40305—20217EDD元素在OPCUA中的映射7.1EDD到OPCUA映射的流程圖EDD到OPCUA的映射流程見圖9。設(shè)備的EDD文件經(jīng)過EDD解析器解析，根據(jù)結(jié)構(gòu)元素的性質(zhì)，可以將元素分為VARIABLE和COMMAND兩類。按照OPCUA建模規(guī)則分別為兩類元素建立對應(yīng)的節(jié)點。常用的二進制EDD文件格式參見附錄A。EDD解析對象模型信息模型功能服務(wù)器節(jié)點EDD結(jié)構(gòu)COMMANDVARIABLE圖9EDD到OPCUA的映射流程7.2EDD到OPCUA的映射規(guī)則EDD到OPCUA的一般映射規(guī)則如下：——結(jié)構(gòu)化的EDD元素都屬于對象類型，采用OPCUA中的FolderType進行映射； 變量類型EDD元素，如溫度值、狀態(tài)等，采用OPCUA中的AnalogItem類型進行映射(即VariableType)。EDD中用來展示曲線、圖形等用于特定形式展示的元素不進行映射，由OPCUA客戶端與服務(wù)器間根據(jù)應(yīng)用要求實現(xiàn)相關(guān)需求。7.3塊(Block)元素的映射EDD塊中元素的映射關(guān)系見表2。表2EDD塊元素映射表對應(yīng)的OPCUA元素FolderTypeBrowseName(惟一性)LABELDisplayName(本地文本)HELPDescription(服務(wù)器特定),如果EDD不包含Help,則使用Bad_AttributeIdInvalidCHARACTERISTICSFolderTypePARAMETERSFolderTypePARAMETER_LISTSFolderTypeGB/T40305—2021塊的實例化規(guī)則如下：——塊的BrowseName來自EDDLBLOCK_A的EDD標(biāo)識符加上數(shù)字化的后綴(OPCUA服務(wù)——Block的Description對應(yīng)EDDLBLOCK的HELP屬性，如果EDD不包含HELP,則使用Bad_AttributeIdInvalid。7.4變量(VARIABLE)的映射VARIABLE的各個元素映射到OPCUA的AnalogItem,各元素的對應(yīng)關(guān)系見表3。EDD元素VARIABLE對應(yīng)的OPCUA元素AnalogItemLABELDisplayNameHELPDescriptionCLASSDefinitionTYPEDatatypeHANDLINGAccessLevelCONSTANT_UNITEngineeringUnitMIN_VALUE,MAX_VALUEEURange如果改變EngineeringUnit,則所有與相關(guān)工程單位代碼關(guān)聯(lián)的EDD變量需重新計算，OPCUA變量值也要重新設(shè)置。7.5數(shù)組(ARRAY)的映射如果被引用的數(shù)組元素具有簡單數(shù)據(jù)類型，可用OPCUA中的簡單DataVariable表示EDDLVALUE_ARRAY或LIST。OPCUADataVariable屬性可按如下設(shè)置：——DataType設(shè)置為數(shù)組元素類型；——ValueRank屬性用來規(guī)定數(shù)組的值。如果是EDDLVALUE_ARRAY,元素個數(shù)確定，如果是7.6記錄(RECORD)的映射EDDLRECORDS參數(shù)映射到OPCUA的一個復(fù)雜DataVariable。根DataVariable表示記錄本中定義為對一個EDDLVARIABLE的引用)。根DataVariable的BrowseName和DisplayName對應(yīng)實現(xiàn)該RECORD類型的EDDLVARIABLE的EDD標(biāo)識符。DataVariable的DataType屬性對應(yīng)BaseDataType。ValueRank屬性用來規(guī)定包含數(shù)組的值。Value屬性包含RECORD中定義的成員的值。對于每個表示EDDLRECORDMEMBER的組件DataVariable:——BrowseName對應(yīng)EDDLVARIABLE的標(biāo)識符；——DisplayName對應(yīng)EDDLVARIABLE的LABEL;——Description對應(yīng)EDDLVARIABLE的HELP屬性，如果沒有HELP,則用Bad_AttributeIdI-GB/T40305—2021nvalid?！狝cessLevel源自EDDL的HANDLING屬性，如果EDD不包含HANDLING屬性，則使用EDDL參數(shù)(設(shè)備或塊的)映射到OPCUAVariable。VariableType可以是抽象BaseVariableType的任意子類型。多數(shù)情況下，參數(shù)映射到GB/T33863.8—2017中定義的VariableTypes。EDDL參數(shù)在OPCUA中的BrowseName是EDDLVARIABLE,RECORD或VALUE_ARRAY的EDD標(biāo)識符。DisplayName對應(yīng)EDDL的LABEL屬性。EDDL參數(shù)在OPCUA中的Desciption對應(yīng)EDDL的VARIABLE、RECORD的HELP屬性。如果EDD不包含HELP,則使用Bad_AttributeIdInvalid。EDDL參數(shù)在OPCUA中有一組對所有VariableTypes都通用的屬性，具體見表4。表4EDDL參數(shù)在OPCUA中的通用變量屬性集屬性描述Value讀自設(shè)備的最新變量DataType根據(jù)EDDL與OPCUA數(shù)據(jù)類型對應(yīng)關(guān)系，將EDDL數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為OPCUA標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型ValueRank設(shè)為“Scalar”;如果是數(shù)組，則為EDDLVALUE_ARRAY項規(guī)定的NUMBER_OF_ELEMENTSAccessLevel基于EDDL變量HANDLING屬性按如下規(guī)則設(shè)置：CurrentRead比特0,如果HANDLING定義為READ,則置位，否則，清零；CurrentWrite比特1,如果HANDLING定義為WRITE,則置位，否則，清零。如果EDD沒有HANDLING屬性，參數(shù)定義為可讀可寫UserAccessLevel根據(jù)OPCUA服務(wù)器定義的客戶端標(biāo)識確定MinimumSamplingInterval該屬性定義服務(wù)器采樣值的速度。推薦服務(wù)器區(qū)分靜態(tài)變量和動態(tài)變量的采樣間隔。對靜態(tài)變量，該值可設(shè)為-1,僅采樣一次及RevisionCounter變化時重新采樣被傳遞給TranslateBrowsePathsToNodeIds時，OPCUA服務(wù)器應(yīng)返回私有參數(shù)的NodeId?？蛻舳藨?yīng)根據(jù)NodeId以與public參數(shù)一樣的方式處理私有參數(shù)。具有OPCUA枚舉數(shù)據(jù)類型的OPCUADataVariable對應(yīng)EDDL中的枚舉變量定義。DataVariable的Value屬性是狀態(tài)數(shù)值，對應(yīng)EDDLENUMERATEDTYPE的value屬性。DataVariable的ValueAsTextProperty是狀態(tài)的顯示值，對應(yīng)EDDLENUMERATEDTYPE的GB/T40305—2021DataVariable的EnumValues包含枚舉的完整列表，表中的每個元素都是包含EDDLENUMER-ATEDTYPE屬性“value”“description”“help”的結(jié)構(gòu)體。如果EDD中沒有help屬性，description屬性用于此目的。7.7.4位枚舉參數(shù)(Bit-enumeratedParameters)OPCUAOptionSetVariableType的Datavariable對應(yīng)每個EDDLBITENUMERATEDVARI-ABLE定義。OPCUADataType是Boolean數(shù)組，每個Boolean對應(yīng)EDDLBIT_ENUMERATEDVARIABLE定義中的每個位。DataVariable的EnumValue屬性包含位枚舉的完整列表，表中每個元素是由EDDLBITENU-MERATEDVARIABLE屬性“bitposition”“description”和“help”組成的結(jié)構(gòu)體。如果EDD中沒有7.8EDDL與OPCUA數(shù)據(jù)類型的映射EDDL數(shù)據(jù)類型與OPCUA中數(shù)據(jù)類型的對應(yīng)關(guān)系見表5。EDDL數(shù)據(jù)類型OPCUAVariableTypeOPCUA數(shù)據(jù)類型限制BaseDataVariableType,AnalogltemType在EDDL中是1字節(jié)時在EDDL中是2字節(jié)時在EDDL中是3或4字節(jié)時在EDDL中是5/6/7/8字節(jié)時UNSIGNED_INTEGERBaseDataVariableType,AnalogltemType在EDDL中是1字節(jié)時UInt16在EDDL中是2字節(jié)時UInt32在EDDL中是3或4字節(jié)時UInt64在EDDL中是5/6/7/8字節(jié)時DOUBLEBaseDataVariableType,AnalogItemTypeDoubleBaseDataVariableType,AnalogItemTypeENUMERATEDBaseDataVariableType,在EDDL中是1字節(jié)時UInt16在EDDL中是2字節(jié)時UInt32在EDDL中是3或4字節(jié)時UInt64在EDDL中是5/6/7/8字節(jié)時BIT_ENUMERATEDBaseDataVariableType,在EDDL中是1字節(jié)時UIntl6在EDDL中是2字節(jié)時UInt32在EDDL中是3或4字節(jié)時UInt64在EDDL中是5/6/7/8字節(jié)時BaseDataVariableTypeUtcTimeGB/T40305—2021表5(續(xù))EDDL數(shù)據(jù)類型OPCUAVariableTypeOPCUA數(shù)據(jù)類型限制DATE_AND_TIMEBaseDataVariableTypeUtcTimeDURATIONBaseDataVariableTypeDurationBaseDataVariableTypeUtcTimeTIME_VALUE[4]BaseDataVariableTypeDuration1/32ms的個數(shù)TIME_VALUE[8]BaseDataVariableTypeUtcTimeASCIIBaseDataVariableTypeBIT_STRINGBaseDataVariableTypeByteStringBaseDataVariableTypePACKED_ASCIBaseData