OpenDACS  是基于OPCUA 信息模型的IEC61499 分布式自动控制系统。本文介绍它如何采用Opcua Pub/Sub 实现分布式设备中功能块之间的通信。

4diac 构建IEC61499 系统和应用

系统结构

       试验系统共有三台设备，为了实验方便，我们让它们在一台Linux PC 上运行，它们具有不同的端口，使用OPCUA Pub/sub 的UDAP协议，这是一种组播通信方式。使用4diac 定义系统。

 应用

OpenDACS中，我们实现了几种OpcUa 的IEC61499功能块：

• WriteOPCUA
• ReadOPCUA
• PUBLISH_1
• SUBSCRIBE_1

应用包含了总体的控制逻辑，分别映射到三台设备中。

映射

        在总体应用中并没有包含Publish和Subscribe 功能块。要在device 资源中手动添加PUBLISH和SUBSCRIBE 功能块，为了测试更全面，我们在Forte_PC 设备中，添加了两个PUBLISH 功能块，分别向其它两台设备发布数据。

FortePC 应用

Forte_PC_1

添加一个SUBSCRIBE

 Forte_PC_2

添加一个SUBSCRIBE

         注意：在上面的架构中，两个PUBLISH 发送的是同一个数据源，所有也可以简化系统的结构，采取Forte_PC 添加一个发布（PUBLISH ），其它两个设备订阅（SUBSCRIBE ）

pub/sub 中的ID 结构

OPC UA pub/sub 的架构如下：

 Publisher 和Subscriber 的ID

发布一个消息 涉及下面几个组件

• connection
• WriteGroup
• DataSetWriter
• DataSet

每个组件都有一个ID，订阅者要使用发布者的三个ID 来确定接收哪一种数据源，它们是：

• WriteGroupID
• DataSetWriterID
• DataSetID 

 所有PUBLISH 功能块ID定义：

ID=WriteGroupID.DataSetID.DataSetID

SUBSCRIBE 功能块的ID定义为：

ID=WriteGroupID.DataSetID.DataSetID

这里的WriteGroupID，DataSetID，DataSetID 要与发布者一致。

一个Server 中可以定义多个WriterGroup，一个WriterGroup 中可以有多个DataSetWriter，一个DataSetWriter可以对应多个DataSet。

由于Pub/Sub 是基于UDP 组播方式的。所以SUBSCRIBER 可以接收

• 不同WriterGroupID ，不同DataSetWriterID的不同DateSetID 的消息
• 相同WriterGroupID ，不同DataSetWriterID的不同DateSetID 的消息
• 相同WriterGroupID ，相同DataSetWriterID的不同DateSetID 的消息

 在系统设计时，要规划ID 方案。

设计流程

Step1 使用4diac IDE 设计上面的系统，保存了Blinky.sys 文件。将自定义的功能块放在功能块库的user 子目录中。

Step2 使用Converter2023 工具转换成为OPCUA 的Design Model XML 文档，它们按Device 分解为:

• Forte_PC.xml
• Forte_PC_1.xml
• Forte_PC_2.xml

Step3 使用UpcUaModelCompiler 工具将上面三个文件转换成为NodeSet2.xml 文档，装入三个目录（Publisher，Subscribe1，Subscribe2)

Step4 运行，它们的顺序为

• Subscribe1 的ForteA
• Subscribe2的ForteA
• Publish 的ForteA

  Step5 使用uaExpert监控

    由于在同一台电脑中运行，所以IP 地址是一致的，因此在Subscribe2 运行后 启动uaExpert 可以看见Subscribe 的OpcUa Server 中的模型，最后运行Publisher 的ForteA。 

结论

人世间的任何事物一旦深入细节，就会发现一堆问题。但是不深入细节，什么都不是。