专利名称：根据标准协议opc ua在客户端服务器系统中通信的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于根据标准协议OPC UA在客户端和服务器之间进行通信的方法和 装置。所述方法和装置适于各种应用，尤其用于在自动化技术系统中进行通信。
背景技术：
OPC UA是由0PC基金会规定的新标准协议，尤其是在过程自动化中用于与制造 商无关地进行通信。虽然0PC的原始名称是用于过程控制的0LE(0PC:0LE for Process Control)，然而目前使用OPC时不再指明缩写。UA为统一架构。以下频繁使用英语词汇，这 是因为这些英语词汇说明了确定的、在标准中定义的功能或者规范。图1示出一个已知布置，其用于在应用通信系统2(通常是网络)的情况下，根据 0PC-UA规范在0PC-UA客户端1和0PC-UA服务器3之间进行交互。在此为了进行交互，0PC UA客户端1使用来自一组OPC UA服务(其是在0PC-UA协议中规定的)的OPC UA服务调 用。存在各种经由通信系统传送OPC UA服务调用的映射(Mapping)技术。目前存在基于 TCP的映射和基于Web服务的映射。为了 OPC UA客户端1和OPC UA服务器3的通信，OPC UA客户端1必须建立0PC UA会话，并且在这种会话范围内调用OPC UA服务。这种在OPC UA会话之内的OPC UA服务 调用促使用户上下文在有关装置之内交换以及OPC UA会话在安全上下文中执行。图2示出OPC UA会话的这种典型的流程。在此示出，在第一步骤21，0PC UA客户 端1促使建立OPC UA会话，并且在第二步骤22，调用OPC UA服务。用于验证OPC UA客户 端1的请求的OPC UA服务器3的动作被描述为第三步骤23。在第四步骤24，结束OPC UA 会话。图2未示出OPC UA服务器3向OPC UA客户端1的反馈。0PC-UA标准使得OPC UA客户端可以应用所谓的预订(Subscription)，这些预订 由OPC UA服务器管理并且也可以在超出OPC UA会话持续时间时也保持有效。以这种方式， OPC UA客户端可以结束OPC UA会话，随后重新发起OPC UA会话，将预订传送至新的OPC UA 会话中，并且接收来自先前OPC UA会话的所有结果。在0PC-UA标准中定义一组OPC UA服务，其用于过程自动化和其他应用中的各种 任务。然而缺点在于，针对有些应用，需要复杂任务的附加服务，例如用于复杂的配置任务 或者工程任务，其借助于定义的OPC UA服务不能解决或者只能很麻烦地解决。此外可能已 经定义所谓的传统服务，其中，当另外使用0PC-UA协议时，这种旧的机制在必要时(在所谓 的附加服务范围中)也应当继续使用。图3示出根据现有技术使用附加服务的可能性。示出了客户端31，其不仅被设置 为OPC UA客户端33也被设置为用于应用附加服务的客户端35。服务器32不仅具有0PC UA服务器34的功能，也具有用于提供附加服务的服务器36的功能。OPC UA客户端31和 OPC UA服务器34根据0PC-UA协议进行通信。用于应用附加服务的客户端35和用于提供 附加服务的服务器36之间的通信完全独立地借助于传统服务调用实现。
3
用于应用附加服务的这种已知解决方案对于相应系统的研发和应用都是有一些 缺点和有限制的。整个系统将变得复杂和昂贵，这是因为必须复制用于管理通信的多个组 件，例如这种用于实现安全机制，或者编码或者加密数据的组件。客户端必须建立OPC UA 会话以便使用OPC UA服务，并且附加地建立一些类似的，以便可以使用附加服务，其中，附 加的安全措施是必需的。在两个并行会话持续时间期间，不仅在客户端侧上而且也在服务 器侧上附加地占据资源，这例如影响了所需的存储容量、处理速度和网络占用。
发明内容
从此出发本发明的任务在于提供一种方法和装置，以实现将附加服务并入OPC UA 服务的框架的可能性。该任务通过在应用0PC-UA协议的情况下在客户端和服务器之间进行通信的方法 来解决，所述方法具有权利要求1中说明的特征。在其他权利要求中说明有利设计方案以 及相应的装置。因此本发明建议一种方法，其中，所述OPC UA客户端在OPC UA会话之内调用附 加服务，其中，借助于用于使用附加服务的、补充标准客户端的客户端部分调用这些附加服 务，并且借助于用于提供附加服务的、补充标准服务器的服务器部分处理这些附加服务。
由以下结合附图对实施例的说明来进一步阐述本发明以及本发明优点。附图中图1是根据现有技术的具有OPC UA客户端和OPC UA服务器的布置；图2示出OPC UA会话的典型流程；图3示出用于根据现有技术使用附加服务的可能性；图4示出用于将附加服务并入OPC UA服务框架的根据本发明解决方案；以及图5是在使用已并入附加服务的情况下的示例性流程图。
具体实施例方式图4示出本发明系统，其具有客户端41和服务器43，客户端41和服务器43借助 于通信装置42彼此连接。客户端41包含用于调用OPC UA服务的第一 0PC-UA客户端部分 44以及用于使用附加服务的第二客户端部分45。相应地，服务器43包含用于提供OPC UA 服务的第一 0PC-UA服务器部分46以及用于提供附加服务的第二服务器部分47。将附加服 务或者传统服务并入OPC UA服务框架。由此可以在所建立的OPC UA会话范围内调用附加 服务。也使用0PC-UA安全机制，在必要时还使用用于发送的数据的编码。尽管如此，用于 客户端调用和服务器应答的参数仍然匹配于附加服务的参数。因此，客户端41借助于其第 二客户端部分45并在应用对应参数的情况下调用这些附加服务，并且获得第二服务器部 分47的响应。图5示例性示出OPC UA会话的流程序列，在此未示出服务器的应答。在第一过程 51，客户端41与服务器43联系以建立OPC UA会话。在第二步骤52，客户端41借助于其第 一 0PC-UA客户端部分44按照标准地调用OPC UA服务，在第三步骤53，服务器43的第一0PC-UA服务器部分46处理这些OPC UA服务。图中还进一步示出，例如在第四步骤54，客 户端41也可以在现有的OPC UA会话范围内调用附加服务，在第五步骤55，将这些附加服务 转发至第二服务器部分47，并在第六步骤56，由第二服务器部分47处理这些附加服务。在 第七步骤57，客户端41再次调用OPC UA服务，在第八步骤58，由第一 0PC-UA服务器部分 46处理这些OPC UA服务。在第九步骤59，以通常方式结束OPC UA会话。按照与上述预订(这些预订在超出OPC UA会话持续时间时仍可以保持有效)类 似的方式，附加服务也可以管理相应的状态。在本发明系统中，客户端41也可以建立新的 OPC UA会话，并且可以将预订传递至新的OPC UA会话中。以这种方式，OPC UA作为中间层 或者居中层(Intermediate Layer)的使用帮助扩展了传统服务的功能。为了实现将附加服务如上所述地、根据本发明建议地并入0PCUA服务框架，按照 0PC-UA标准来管理通信的组件(也就是OPC UA堆栈)必须被扩展至客户端侧和服务器侧， 从而支持调用附加服务。尽管对OPC UA堆栈进行了所述扩展，但该客户端和该服务器还可 以和系统中未经扩展的服务器或者客户端协同工作。然而也可以理解，经扩展的客户端仅 可以调用未经扩展的服务器的OPC UA服务，也就是不能从该未经扩展的服务器中调用附加 服务。相应地，如果进行调用的客户端是未经扩展的，那么经扩展的服务器不会获得对附加 服务的调用。通过下面的特征来描述经扩展的OPC UA客户端和经扩展的0PCUA服务器以何种 方式和方法协同工作-客户端发起OPCUA会话。这包括关于用户、客户端认证、安全细节 (Sicherheitsangaben)和编码的信息，其中，在OPC UA的情况下，通过根据标准的安全信 道建立进行一些这种设置(settings)。-与未经扩展的客户端一样，该客户端同样可以使用OPCUA服务。_可选的是，在OPC UA地址空间中可以列出这些附加服务。这样，客户端例如可以 借助于标准0PC-UA通信获得关于可用的附加服务的信息。-该客户端或者(如前述)可以从地址空间中的细节(Angaben)获得关于附加服 务的信息(当建立该选项时)，或者从其他来源获得所述信息。-该客户端可以在OPCUA会话之内调用附加服务。-可选的是，该客户端还可以使用OPCUA取消服务来结束附加服务的调用。-可选的是，0PC-UA服务器可以使用OPCUA事件，从而向客户端显示附加服务调 用的数据。这些数据例如可以包含关于服务已经进行到何种程度以及有什么中间结果的信 肩、o-该客户端可以结束OPCUA会话。视附加服务而定，这种服务的有效期限 (Lebensdauer)可以与会话的持续时间无关，因而在会话结束之后所述服务还存在，或者可 以在会话结束之后取消。如前所述，为实现本发明需要扩展OPC UA堆栈。为了避免与此相关的研发成本， 备选的解决方案是在OPC UA方法(Methode)中打包附加服务，而无需扩展协议。在这种 情况下，由服务器提供的附加服务被置入所谓的封装器(Wrapper)组件中。这种服务例如 可以是用 WSDL(Web 服务描述语言Web Services Description Language)定义的 Web 服 务。针对服务的调用和应答部分可以例如自动地考虑映射0PCUA方法的输入参数和输出参数。通过中止或者说中断OPC UA服务调用方法可以中止利用OPC UA方法调用的服务。在 该解决方案中，客户端同样需要封装器或者封装组件以便将服务调用打包入OPC UA方法， 并将调用的输出参数转换为服务应答。基于多种原因(例如用于映射的额外开销和服务在 0PC-UA地址空间中的不利表示)，将附加服务并入OPC UA服务框架的本发明解决方案被看 作是更有利的。
权利要求
一种用于在应用标准协议OPC UA的情况下在客户端/服务器系统中的客户端和服务器之间进行通信的方法，并且其中，为了OPCUA客户端(41)和OPC UA服务器(43)的交互而应用OPC UA服务调用，其特征在于，由所述OPC UA客户端(41)在OPC UA会话之内调用附加服务，其中，借助于用于使用附加服务的客户端部分(45)调用这些附加服务，并且借助于用于提供附加服务的服务器部分(47)处理这些附加服务。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述OPCUA客户端(41)从根据标准的 OPC UA地址空间获得关于附加服务的信息。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述OPCUA客户端(41)使用根据标 准的OPC UA取消服务来结束附加服务的调用。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，为了在应用附加服务的情况下执 行OPC UA客户端(41)和OPC UA服务器(43)之间的通信，-在第一步骤(51)，建立OPC UA会话，_在其中一个后续步骤(54)，由所述OPC UA客户端(41)调用附加服务，-在另一步骤(55)，所述OPC UA客户端(41)的这种调用由所述OPC UA服务器(43) 转发至用于提供附加服务的所述OPC UA服务器的服务器部分(47)，-在另一步骤(56)，由所述服务器部分(47)处理附加服务的所述调用，以及_由所述OPC UA客户端(41)通过根据标准的、用于结束所述0PCUA会话的方法的调用 (59)来结束所有的事务，包括使用附加服务的情况下的事务。
5.一种用于在应用标准协议OPC UA的情况下在客户端/服务器系统中的客户端和服 务器之间进行通信的装置，并且其中，为了 0PCUA客户端(41)和OPC UA服务器(43)的交 互能够应用OPC UA服务调用，其特征在于，所述OPC UA客户端(41)能够在OPC UA会话之 内调用附加服务，其中，为了调用附加服务，在所述OPC UA客户端(41)中存在用于使用附 加服务的客户端部分(45)，并且在所述OPC UA服务器(43)中实现用于提供附加服务的服 务器部分(47)。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，为了将附加服务并入所述OPCUA服务框 架，根据标准的OPC UA堆栈不仅在客户端侧上也在服务器侧上扩展。
全文摘要
本发明涉及一种方法和相应的装置，所述方法和装置用于在应用标准协议OPC UA的情况下在客户端/服务器系统中的客户端和服务器之间进行通信，并且其中，为了OPC UA客户端(41)和OPC UA服务器(43)的交互而应用OPC UA服务调用，并且其中，由所述OPC UA客户端(41)在OPC UA会话之内调用附加服务。借助于用于使用附加服务的客户端部分(45)调用这些附加服务，并且借助于用于提供附加服务的服务器部分(47)处理这些附加服务。
文档编号H04L29/08GK101981897SQ200880123105
公开日2011年2月23日 申请日期2008年12月5日 优先权日2007年12月21日
发明者W·马恩克 申请人:Abb研究有限公司