工业4.0开放平台通信 统一架构OPC UA的一种测试方法

news2025/1/22 9:33:32

工业4.0和工业物联网(Industrial Internet of Things, IIoT)的核心挑战在于设备、机器以及来自不同行业服务之间的安全和标准化的数据和信息交换。

2016年11月工业4.0平台发布了指导纲要《工业4.0产品需要实现哪些准则》,即对于所有位于工业网络中的产品,必须能够基于OPC UA的信息模型,通过TCP/IP或者IP协议进行访问。这也意味着,对于所有希望打上《Industry 4.0 enabled》标签的产品,都必须以内嵌或者网关的方式支持OPC UA功能。

什么是OPC UA

OPC全称为OLE for Process Control,其中,OLE 可以简单理解为接口,而UA 则为Unified architecture,故OPC UA 全称为“开放性生产控制与统一架构”。

OPC UA是传统OPC技术取得很大成功之后的又一突破,让数据采集、信息模型化以及工厂底层与企业层面之间的通信更加安全、可靠。OPC UA通信是跨平台的,具有更高的安全性和可靠性,满足了企业信息高度连通的需求。

OPC UA技术简介

为了实现数据交换,OPC UA针对不同应用场景提供了两种实现机制:

⑴ 客户端 - 服务器模型
绝大部分OPC UA都是基于这种模型来实现的。在该模式下,服务器与客户端之间双向的数据交换遵循请求 - 响应模式,即客户端发出请求,而服务器接收到请求后做出适当的响应。但是在这种通信方式下,服务器和客户端之间的总连接数是受限的。

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图1 OPC UA 客户端 - 服务器模型交互过程

⑵ 发布者 - 订阅者模型
市场上也会存在一些基于以太网的现场总线协议,比如EtherCAT等。在这种情况时,将使用发布者-订阅者模型去取代客户端-服务器模型来工作。发布者依据一定的规则发送数据,而一个或多个订阅者接收数据,这种基于广播的数据分发无须使用信息接收方进行确认。但此模式至今尚未发布正式标准,更多时体现在同一个制造商的不同组件之间的数据通信中。
在这里插入图片描述图2 OPC UA发布者-订阅者模型原理

信而泰OPC UA性能测试方法

通过使用信而泰DarYu/DarPeng2000E测试平台双臂测试方法,可有效的模拟大规模的OPC UA 客户端和服务器会话,实现OPC UA性能测试,验证OPC UA中重点关注的新建、并发、吞吐量、响应时间等重要性能指标。

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图3 测试拓扑示意图

OPC UA性能测试重要配置:

配置OPC UA 服务器和客户端相关信息,如:Hello&Acknowledge报文中的Buffer,指定端节点链接等;
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运行测试用例,生成统计结果,统计结果包括:新建速率,并发数,响应时间等;
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该测试方法适用于工业互联网安全、边界安全等厂商,可充分利用现有测试资源针对其安全类设备,例如:工业级防火墙、网闸或光闸等设备进行OPC UA性能测试,利用信而泰DarPeng2000E测试平台使测试变得更简单。

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