GB∕ T 40305-2021 現(xiàn)場設(shè)備集成 EDD與OPC UA集成技術(shù)規(guī)范（正式版）

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 1 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 5 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(jìn)制文件具體格式 圖1EDD與OPCUA集成的總體架構(gòu) 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) 8Ⅱ圖8非基于塊的設(shè)備信息模型 9表1EDDL通用基本結(jié)構(gòu)元素及描述 表2EDD塊元素映射表 9表3VARIABLE的各元素到AnalogItem 表4EDDL參數(shù)在OPCUA中的通用變量屬性集 表5EDDL與OPCUA數(shù)據(jù)類型的對應(yīng) 表A.1二進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)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。上層應(yīng)用的數(shù)據(jù)集成。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)訪問下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1.1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現(xiàn)場設(shè)備fielddevice[GB/T29618.1—2017,定義3.1.22]3.1.3特征。2包含特定設(shè)備描述的ASCII文件。[GB/T21099.3—2018,定義3.1.16][GB/T19769.1—2015,定義3.67]EDD電子設(shè)備描述EDDL電子設(shè)備描述語言ElectronicDeviceDescrERP企業(yè)資源規(guī)劃EnterpriseResourcePlanningMES制造執(zhí)行系統(tǒng)ManufacturingExecutionSystemsOLE對象鏈接及嵌入ObjectLinkingandEmbe于過程控制的OLE)XMLOPC統(tǒng)一架構(gòu)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制人機(jī)接口可擴(kuò)展標(biāo)識語言O(shè)PCUnifiedArchitectureSoftwareDevelopmentKitSupervisory,ControlandDataAcquiHumanMachineInterfaceExtensibleMarkupLanguage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。3GB/T40305—2021OPCUA客戶機(jī)以太網(wǎng)l1MI地址空問DCS系統(tǒng)系統(tǒng)智能現(xiàn)場設(shè)備圖1EDD與OPCUA集成的總體架構(gòu)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：—解析器導(dǎo)入EDD文件；——解析EDD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。4OPCUA服務(wù)器Method節(jié)點節(jié)點地址空間節(jié)點節(jié)點節(jié)點Vicv創(chuàng)建OPCUA節(jié)點EDD文件FDI)解析將EDD轉(zhuǎn)換為OFCUA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-—參數(shù)關(guān)系的描述；5GB/T40305—2021EDDL元素描述描述設(shè)備或EDD應(yīng)用中的參數(shù)定義EDD應(yīng)用中執(zhí)行的程序描述設(shè)備中變量的結(jié)構(gòu)和尋址描述組成現(xiàn)場設(shè)備的邏輯塊，塊類型用CHARACTERISTICS描述VARIABLE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)類型設(shè)備中包含的數(shù)據(jù)邏輯組，為方便應(yīng)用而設(shè)將EDDL元素組織為一個層次結(jié)構(gòu)用來展示設(shè)備的數(shù)據(jù)本章描述的EDDL元素詳細(xì)信息見GB/T21099.3—2018。6基于EDD的OPCUA設(shè)備信息模型6.1OPCUA相關(guān)信息介紹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(Atributes)描述，通過引用(References)互連。OPCUA定義了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—2021VARIABLEBlockInfoBlock2..DeviceY6.2.1BasicInfo信息模型BasicInfo包含EDD中的制造商(Manufacturer)、設(shè)備類型(DeviceType)、設(shè)備版本(Devicerevi-sion)、DD版本(DDrevision)和協(xié)議種類(Protocol)。BlockInfo信息模型包含1到多個EDD塊的實例。6.2.2BlockInfo信息模型Block包含LABEL和HELP兩個變量，以及ObRAMETER對象和PARAMETERLIST對象。6.2.2.2CHARACTERISTICS信息模型CHARACTERISTICS包含LABEL和HELP兩個變量，以及ObjectType的MEMBER對象(結(jié)6.2.2.3PARAMETER信息模型PARAMETER包含1到多個VARIABLE與ARRAY,以及1到多個ObjectType的RECORD7GB/T40305—2021PARAMETERLIST包含1到多個VARIABLELSIT(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。VARIABLEARRAY6.2.4RECORD信息模型RECORD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。VARIABLEVARIABLE1VARIABLE2..VARIABLEnVARIABLELIST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—2021VARIABLE1VARIABLE2..VARIABLEnVARIABLE_LISTS6.2.6ARRAY信息模型所示。ARRAY圖7ARRAY的結(jié)構(gòu)6.3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。VARIABLE1VARIABLE2..VARIABLEn9GB/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(jìn)制EDD文件格式參見附錄A。COMMAND功能VARIABLE對象模型服務(wù)器節(jié)點信息模型圖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(jìn)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(jìn)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(jìn)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。EDD元素BLOCK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BrowseName來自EDDLBLOCKA的EDD標(biāo)識符加上數(shù)字化的后綴(OPCUA服務(wù)器產(chǎn)生),目的是保證BrowseName的唯一性。例如，analoginput0;——Block的Description對應(yīng)EDDLBLOCK的HELP屬性，如果EDD不包含HELP,則使用BadAttributeIdInvalid。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。表3VARIABLE的各元素到AnalogItem的映射EDD元素VARIABLE對應(yīng)的OPCUA元素AnalogItemLABELDisplayNameHELPDescriptionCLASSDefinitionTYPEDatatypeHANDLINGAccessLevelCONSTANTUNITEngineeringUnitMINVALUE,MAXVALUEEURange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EDDLVALUEARRAY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EDDLVALUEARRAY,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)定包含對于每個表示EDDLRECORDMEMBER的組件DataVariable:——DisplayName對應(yīng)EDDLVARIABLE的LABEL;——Description對應(yīng)EDDLVARIABLE的HELP屬性，如果沒有HELP,則用BadAttributeldI-GB/T40305—2021nvalid。EDDL參數(shù)(設(shè)備或塊的)映射到OPCUAVariable。VariableType可以是抽象BaseVariableTypeEDDL參數(shù)在OPCUA中的BrowseName是EDDLVARIABLE,RECORD或VALUEARRAYDisplayName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BadAttributeIdInvalid。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EDDLVALUEARRAY項規(guī)定的NUMBEROFELEMENTSAccessLevel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采樣根據(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ValueAsTextProperty是狀態(tài)的顯示值，對應(yīng)EDDLENUMERATEDGB/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EDDLBITENUMERATEDVARIABLE定義。OPCUADataType是Boolean數(shù)組，每個Boolean對應(yīng)EDDLBITENUMERATEDVARIABLE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BaseDataVariableType,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BaseDataVariableType,AnalogItemTypeBaseDataVariableType,BaseDataVariableType,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BaseDataVariableType,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BaseDataVariableTypeGB/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_ASCIBaseDataVariableTypePASSWORDBaseDataVariableTypeVISIBLEBaseDataVariableTypeBaseDataVariableTypeByteStringBaseDataVariableTypeBOOLEANBaseDataVariableTypeBooleanGB/T40305—2021(資料性附錄)二進(jìn)制文件的代碼包含兩部分內(nèi)容：一是對二進(jìn)制文件格式的描對格式的描述信息就是二進(jìn)制文件到計算機(jī)系統(tǒng)的特定應(yīng)用，也就是對二進(jìn)制文件格式框架的具體內(nèi)二進(jìn)制文件的具體描述如表A.1所示。FDT/DTM開發(fā)商代碼設(shè)備代碼設(shè)備版本號DD版本號支持的總線文件類型文件大小存放位置保留信息變量表偏移地址命令表偏移地址菜單表偏移地址編輯顯示表偏移地址