b. Lấy mẫu dữliệu trong không gian nút
2.2. Kết nối thiết bị với OPC UA Server
Để tích hợp thiết bị với OPC UA Server có hai cách: một là OPC UA Server kết nối trực tiếp với các mạng thiết bị. Hai là kết nối thông qua thiết bị phần cứng controller - được ghép nối trực tiếp vào các thiết bị, nối quang, qua mạng Modbus, Profibus, Bacnet, DeviceNet… Sau đó lấy dữ liệu của thiết bịđể gửi lên cho OPC UA Server thông qua module giao tiếp với thiết bị phần cứng.
62
Hình 2.21. Sơ đồ kết nối giữa OPC UA Server với thiết bị
Trong đó, module kết nối giao tiếp với thiết bị thông qua các giao thức Modbus, Profibus, Bacnet… rồi đưa dữ liệu thiết bị lên OPC UA Server - chuyển dữ liệu thiết bị
về dưới dạng nút trong không gian địa chỉ. Từđó người giám sát có thể ra quyết định thích hợp đểđiều chỉnh các thiết bị từ xa mà không cần tương tác vật lý trực tiếp với thiết bị. Client sẽ sử dụng những dịch vụđịnh nghĩa trong đặc tả OPC UA để truy cập thông tin từ Server.
Bộ công cụ đề xuất OPC UA Client-Server giúp người lập trình có thểdùng để kết nối với các loại thiết bị khác nhau. Vì người lập trình chỉ cần viết các mô-đun kết nối dữ liệu và đưa dữ liệu lên không gian địa chỉ do bộ công cụ hỗ trợ, sau đó bộ công cụ
sẽ xử lý.
Tác giả xin trình bày sơ bộ về cách kết nối giữa tầng thiết bị Modbus với OPC UA Server: Giao thức Modbus là một chuẩn phổ biến, mở và thực sự là giao thức được sử
dụng rộng rãi nhất trong môi trường sản xuất công nghiệp, là một cấu trúc truyền thông
điệp được phát triển bởi Modicon năm 1979. Được sử dụng để thiết lập giao tiếp master-slave/client-server giữa những thiết bị thông minh. Thiết bị Modbus truyền thông với nhau bằng cách sử dụng công nghệ master-slave, trong đó chỉ có một thiết bị
(master) có khảnăng thiết lập giao dịch (được gọi là queries). Các thiết bị khác (slaves) phản hồi bằng cách cung cấp những dữ liệu yêu cầu đến master hoặc thực hiện những công việc được yêu cầu trong query.
Giao thức Modbus sử dụng trong quản lý và điều khiển thiết bịđiều hòa nhiệt độ
bao gồm sensor đo nhiệt độ, độ ẩm và thiết bị điều khiển (Lớp các thiết bị trường), phần cứng được sử dụng chế độ truyền Modbus RTU. Lớp tựđộng hóa làm nhiệm vụ
thực hiện kết nối OPC UA Server và các thiết bị Modbus. OPC Server UA đọc ghi dữ
liệu từ các thiết bịModbus qua các hàm điều khiển.
Tác giả sử dụng thư viện C# Nmodbus trong việc hỗ trợ kết nối tới các thanh ghi của thiết bị Modbus. Thư viện này hỗ trợ các giao thức Modbus RTU/ASCII, TCP và
63
RS485 là giao thức truyền với khoảng cách xa phù hợp với các thiết bị trong công nghiệp. Đối với hệ thống này OPC UA Server cũng đóng vai trò như một Modbus
Serial Master trong đó thư viện NModbus hỗ trợcác hàm đọc dữ liệu từ các thanh ghi. Modbus Master là một class được thiết kế dựa trên Singleton Pattern, đảm bảo việc
đóng, mở cổng COM và đọc ghi dữ liệu từ các thanh ghi. Chỉ có một Modbus Master
được tạo ra đối với mỗi thiết bịModbus được kết nối. Modbus Master đảm bảo một đầu vào toàn cục đến các thiết bị Modbus.
Các thiết bị tầng dưới giao tiếp theo chuẩn Modbus với OPC UA Server, đưa ra các
thông tin về nhiệt độ, độ ẩm và trạng thái của thiết bịđiều hòa nhiệt độ, từ đó người giảm sát có thể ra quyết định thích hợp để điều chỉnh nhiệt độ hoặc tắt mở các thiết bị
từ xa mà không cần tương tác vật lý trực tiếp với thiết bị. OPC UA Server kết nối với thiết bị sensors của điều hòa nhiệt độ sử dụng Modbus qua RS485, chếđộ truyền RTU, kết nối qua cổng COM nhờ RS485/RS232 Converter.
OPC UA Server kết nối đến thiết bị Sensor dùng Modbus của thiết bị điều hòa nhiệt độ. OPC UA Server sử dụng các hàm chức năng để thực hiện truy vấn dữ liệu từ các sensor này để đưa ra điều kiện nhiệt độ và độ ẩm của môi trường theo chuẩn Modbus. OPC UA Client được thiết kế để giám sát một hoặc nhiều thiết bịđiều hòa nhiệt độ trong hệ thống sử dụng Modbus, đặt giá trị nhiệt độ, độẩm cũng như gọi các
phương thức trên Server được OPC UA Server cung cấp qua các dịch vụ.