Extended features and evaluation of aggregating OPC UA servers

Thumbnail Image

Files

master_Kumara_Karri_2017.pdf (909.21 KB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2017-05-22

Department

Major/Subject

Automaation tietotekniikka ja -järjestelmät

Mcode

ELEC3025

Degree programme

AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)

Language

en

Pages

37+7

Series

Abstract

OPC United Architecture (OPC UA) is a protocol for data exchange that is based on a server-client model. OPC UA servers are used in industry to collect and organize data from devices. An aggregating OPC UA server collects data from one or more source OPC UA servers and its client serves as the interface to the thus created OPC UA server network. OPC UA has some advantages to its competitors, including built-in support for Historical Access (HA) and Alarms And Conditions (A&C). HA allows storing and reading previous data values, and A&C allows informing external systems of the states of the server. This thesis defined requirements for incorporating HA and A&C to an aggregating OPC UA server and designed how this would be done using software design principles. The requirements were based on a study of the OPC UA specification and other relevant literature. The A&C and HA cases chosen to be designed were based on the aggregating server relaying received requests to source servers. Extensions based on the designs were implemented to a prototype aggregating OPC UA server that was run through tests that evaluate its performance both during configuration and runtime, based on simple use cases. The Prosys Java OPC UA Software Development Kit was used to create and run the server and the tests. The implementation of request relaying-based A&C and HA on an aggregating OPC UA server was found to be simple. This thesis found the performance of the aggregating server to be adequate for simple use cases, but possibly inadequate for multilayer server networks or contexts requiring near real time responses. The performance evaluation of subscriptions, diversified address space transformations and improved configuration times were identified as potential targets for further development.

OPC Unified Architecture (OPC UA) on tiedonsiirtoprotokolla, joka perustuu asiakas-palvelin-malliin. OPC UA-palvelimia käytetään teollisuudessa datan keräämiseen laitteista ja sen organisointiin. Aggregoiva OPC UA-palvelin kerää dataa yhdeltä tai useammalta OPC UA lähdepalvelimelta ja sen asiakas toimii rajapintana näin luodulle OPC UA-palvelinverkolle. OPC UA:lla on joitain etuja kilpailijoihinsa nähden, kuten sisäänrakennettu tuki Alarms And Conditionsille (A&C) ja Historical Accessille (HA). A&C mahdollistaa palvelimen tilojen viestimisen ulkoisille järjestelmille ja HA mahdollistaa aikaisempien arvojen tallentamisen ja lukemisen. Tämä työ määritteli, miten aggregoiva OPC UA palvelin voi sisällyttää HA:n ja A\&C:n, ja suunnitteli, miten tämä tehtäisiin käyttäen ohjelmistosuunnittelun menetelmiä. Vaatimukset pohjautuivat tutkimukseen OPC UA-spesifikaatiosta ja muusta relevantista kirjallisuudesta. Suunniteltavaksi valitut A&C:n ja HA:n tapaukset perustuivat pyyntöjen välittämittämiseen aggregoivilta palvelimilta eteenpäin lähdepalvelimille. Näiden suunnitelmien pohjalta toteutettiin laajennukset OPC UA-palvelinprototyyppiiin, jolle ajettiin sekä konfiguroinnin- että ajonaikaista suorituskykyä arvioivia testejä perustuen yksinkertaisiin käyttötapauksiin. Prosys Java OPC UA Software Development Kitiä käytettiin sekä palvelimen että testien luomiseen ja ajoon. Pyyntöjen välitykseen pohjautuvien A&C:n ja HA:n toteutus aggregoivalla OPC UA-palvelimella havaittiin yksinkertaiseksi. Aggregoivan palvelimen suorituskyky yksinkertaisissa käyttötapauksissa todettiin riittäväksi, mutta mahdollisesti riittämättömäksi usean kerroksen palvelinverkkoihin tai lähes reaaliaikaisia vastauksia vaativiin tilanteisiin. Mahdollisiksi lisätutkimusaiheiksi tunnistettiin subskription suorituskyvyn arviointi, monipuolisemmat osoiteavaruusmuunnokset ja konfiguraatio-aikojen parannukset.

Description

Supervisor

Seilonen, Ilkka

Thesis advisor

Seilonen, Ilkka

Keywords

OPC UA, aggregating server, history data, alarms and conditions

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201706135396

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC