门面服务器的制作方法

1.本公开涉及提供客户端与一个或多个外部服务器之间的接口的服务器、计算机实现的方法、计算机程序产品和计算机可读介质。


背景技术：

2.当提供包括与客户端一起使用的一个或多个外部服务器的系统时，经常会出现一个或多个外部服务器各自具有它们自己的地址空间和接口的问题。虽然客户端通常可能与不同的接口和地址空间交互，但这是非常低效的，特别是当系统中包括几个不同的外部服务器时。
3.已知聚合服务器聚合和合并若干外部服务器的地址空间，使得即使涉及多个服务器，客户端也可能仅必须处理一个地址空间。
4.然而，在客户端侧调整相应聚合服务器的地址空间仍然需要大量的努力。
5.因此，本公开的目的是提供一种减轻客户端侧的负担以适应一个或多个外部服务器或聚合服务器的地址空间的服务器。


技术实现要素：

6.该问题由独立权利要求的主题解决。在从属权利要求、以下描述和附图中列出了优选实施例。
7.本公开提供一种门面服务器，其被配置为提供具有可配置地址空间并且用作用于客户端的接口的可配置门面，并且提供所述门面的所述可配置地址空间与外部服务器的数据空间和/或地址空间之间的映射。
8.如上所述，门面服务器用于解决与不同地址空间相关联的问题。地址空间是通过引用连接的节点的集合。使用引用允许逐步浏览地址空间。节点是可在数据空间中寻址的数据对象。它可以是类型定义或实例。作为示例，类型可以是数据类型、变量类型、对象类型和引用类型。实例可以包括对象、变量和方法。
9.一个或多个信息模型可用于构建地址空间的至少一部分，即，一个或多个数据模型可规定如何构建地址空间。
10.地址空间能够支持若干信息模型。为此，可以通过名称空间来组织地址空间。名称空间的标识与url链接。
11.该门面可以被看作地址空间的经变换的表示，其不同于客户端所使用或期望的地址空间。特别地，它可以是聚合服务器的合并地址空间的经变换的表示。
12.如上面简要提到的，聚合服务器在公共的合并地址空间中提供几个外部服务器的地址空间的聚合，即合并表示。例如，聚合服务器可以将服务请求从客户端转发到外部服务器。
13.门面服务器可以被配置为运行门面节点。此外，它还可以可选地被配置为实现用于转换地址空间的逻辑，包括提供将门面节点的客户端访问转换到外部服务器的地址空间
或合并地址空间的节点所需的逻辑。
14.从权利要求1可以看出，门面是可配置的。这意味着门面服务器不规定客户端可见的接口的配置。相反，客户端有可能配置门面，并因此配置接口。
15.因此，本公开的门面服务器允许将门面服务器和由门面服务器支持的任何外部服务器无缝集成到客户端系统中。
16.提供门面配置的一种方式是允许客户端配置一个或多个数据模型，该一个或多个数据模型用于构建门面，特别是门面的节点。
17.注意，在下文中，将参考opc ua和/或opc da服务器和/或客户端的示例来描述一些特征。原因是门面服务器特别适合于这种情况。然而，本公开不限于在opc ua/da中或在opc ua/da的上下文中使用。
18.opc da、hda和ae是opc基础定义的标准，用于传递数据(da)、趋势(历史da、hda)以及警报和事件(ae)，也称为opc classic。da项是opc da服务器的数据空间中的可寻址变量对象，其类似于变量的平面列表。opc classic是opc ua(统一架构)的前身，opc ua是在ip(互联网协议)上构建的自动化技术系统的面向对象的中间件。
19.在opc ua的上下文中，例如，面向客户端的门面服务器具有opc ua服务器的角色。对于外部服务器，门面服务器具有opc ua客户端的作用，而外部服务器具有opc ua服务器的作用。
20.根据本公开，门面服务器可以被配置为提供多个门面作为用于客户端的接口，每个门面具有可配置地址空间。门面服务器可以是被配置为聚合多个外部服务器中的每个外部服务器的数据空间和/或地址空间的聚合服务器，并且可以被配置成为多个外部服务器中的每个外部服务器提供门面中的一个门面的可配置地址空间与聚合的外部服务器的数据空间和/或地址空间之间的映射。
21.这是特别有利的，因为它允许添加和移除外部服务器，并且允许以容易的方式添加或移除，同时仍然向客户端保持期望的接口。
22.该门面或门面中的每个门面可以通过一个或多个节点集文件来配置。
23.节点集文件的优点是它们允许简单地通过选择对应于配置的节点集文件来直接配置门面。节点集文件包括配置门面的地址空间所需的信息，使得在客户端侧不需要特定知识来执行适当的配置。例如，节点集文件适合于提供各种信息，包括每个节点的数据传播。此外，使用节点集文件允许门面服务器与客户端系统高度兼容。此外，通过使用节点集文件添加附加的门面节点，可以容易地实现向系统添加外部服务器和从系统移除外部服务器。
24.节点集文件描述地址空间。例如，在门面的地址空间实现多个信息模型的情况下，可以使用多个节点文件。节点集是基于xml的标准化数据格式。
25.例如，节点集文件通常用于opc ua的上下文中。因此，在一个实施例中，门面服务器可以是opc ua服务器，而客户端可以是opc ua客户端，并且节点集文件可用于配置门面。
26.例如，在opc ua标准opc 10000-6中规定了节点集文件。
27.通过一个或多个节点集文件来配置所述门面或所述门面中的每个门面可以包括：实现一个或多个数据模型以获得所述门面的地址空间，所述地址空间由所述一个或多个节点集文件来定义。
28.其优点在于，由于使用可配置门面，特别是当使用节点集文件执行配置时，在数据模型方面提供了显著的灵活性。
29.门面可以被配置为提供外部服务器的数据空间和/或地址空间的经变换的表示，并且用于提供经变换的表示的用于变换的逻辑可以是可配置的。配置用于变换的逻辑可以包括：配置门面的数据和外部服务器的数据的双向链路，例如以提供数据转发功能。备选地或附加地，配置用于变换的逻辑包括：配置单向链路以提供转发功能，特别是转发由外部服务器发送的警报和/或事件。
30.因此，无论何时两个地址空间本身对于即时通信是不兼容的，仍然可以确保数据的有效传播。
31.特别地，用于变换的逻辑可以包括脚本化逻辑，该脚本化逻辑允许数据转换，例如当方法调用需要转换成要被读取和/或写入的数据时，和/或当外部服务器不提供由所述门面下的信息模型规定的商业逻辑时，该脚本化逻辑允许商业逻辑。
32.这允许克服潜在的不兼容性并且适应丢失的功能，从而确保兼容性并且支持宽范围的功能。
33.门面服务器可以是opc ua服务器，客户端可以是opc ua客户端，并且外部服务器可以是opc ua服务器或opc da服务器。
34.如上所述，当在opc系统中使用时，可配置门面是特别有利的，因为它们经常在门面功能特别有用的环境中使用，即，允许在与工厂的设备相关联的多个外部服务器和客户端之间进行有效的数据交换。特别地，门面服务器可以是如上所述的聚合服务器，其允许在具有多个外部服务器的系统中的改进的数据交换。
35.注意，上面概述的门面服务器可以包括一个或多个处理单元和/或一个或多个存储单元。
36.本发明还可以提供一种系统，该系统包括上述门面服务器中的一个，特别是聚合服务器，以及一个或多个，特别是聚合的外部服务器。备选地或附加地，该系统可以包括客户端，例如opc ua客户端，其特别地与门面服务器通信，该门面服务器被配置为经由门面在聚合服务器上执行读和/或写操作。
37.本公开还提供了一种计算机实现的方法，该方法包括：在门面服务器处，特别是在上述门面服务器中的任一个门面服务器处，提供可配置门面，该可配置门面具有可配置地址空间并且用作用于客户端的接口；以及提供该门面的可配置地址空间与外部服务器的数据空间和/或地址空间之间的映射。
38.注意，门面服务器可以包括被配置为执行所述方法步骤的一个或多个处理单元。门面服务器可以包括或可以访问一个或多个存储单元，在存储单元中存储有用于门面配置的信息，例如可以包括节点集文件的配置文件。
39.门面服务器可以是被配置为聚合多个外部服务器中的每个外部服务器的数据空间和/或地址空间的聚合服务器，并且该方法还可以包括：提供多个门面作为客户端服务器的接口，每个门面具有可配置地址空间；以及为多个外部服务器中的每个外部服务器提供门面中的一个门面的可配置地址空间与外部服务器的聚合数据空间和/或地址空间之间的映射。
40.该方法还可以包括通过一个或多个节点集文件来配置门面或门面中的每个门面。
41.通过一个或多个节点集文件来配置所述门面或所述门面中的每个门面可以包括：实现一个或多个数据模型以获得所述门面的地址空间，所述地址空间由所述一个或多个节点集文件来定义。
42.门面可以提供外部服务器的数据空间和/或地址空间的经变换的表示，并且该方法可以包括配置用于提供经变换的表示的变换的逻辑。配置用于变换的逻辑可以包括：配置门面的数据和外部服务器的数据的双向链路，例如以提供数据转发功能。备选地或附加地，配置用于变换的逻辑可以包括：配置单向链路以提供转发功能，特别是转发由外部服务器发送的警报和/或事件。
43.用于变换的逻辑可以包括脚本化逻辑，该脚本化逻辑允许数据转换，例如当方法调用需要转换成要被读取和/或写入的数据时，和/或当外部服务器不提供由所述门面下的信息模型规定的商业逻辑时，该脚本化逻辑允许容纳所述商业逻辑。
44.门面服务器可以是opc ua服务器，客户端可以是opc ua客户端，并且外部服务器可以是opc ua服务器或opc da服务器。
45.本公开还提供了一种包括指令的计算机程序产品，当所述程序由计算机执行时，所述指令使所述计算机执行上述方法中的任一种。
46.本公开还提供了一种包括指令的计算机可读介质，所述指令在由计算机执行时使所述计算机执行上述方法中的任一种。
47.以上在系统的上下文中概述的特征和优点类似地适用于本文所述的方法、计算机程序产品和计算机可读介质。
48.通过参考附图的详细描述，其它特征、示例和优点将变得显而易见。
附图说明
49.在附图中，
50.图1a示出了门面服务器的示例以及与客户端和外部服务器的示例性交互；
51.图1b示出了具有与图1a中不同的配置的门面服务器；
52.图2示出了门面服务器的示例以及当门面服务器是聚合服务器时与客户端和外部服务器的示例性交互；
53.图3示出了门面服务器的另一示例以及当门面服务器是聚合服务器时与客户端和外部服务器的示例性交互；以及
54.图4示出了配置门面服务器时所涉及的步骤的示例。
具体实施方式
55.图1a示出了运行可配置门面2的门面服务器1的实施例，所述可配置门面2具有可配置地址空间3，在图1a所示的配置中，所述可配置地址空间3包括节点3a和节点3b，其中参考符号3a表示实例，参考符号3b表示类型定义。
56.门面服务是用于客户端4的接口。客户端不是门面服务器的一部分，但为了更好地理解门面服务器的功能而在图1中示出。
57.此外，由附图标记5、5a-1、5a-2和5a-3表示将在下面更详细地描述的用于在门面服务器内进行变换的逻辑。
58.附图标记6表示外部服务器7的地址空间，外部服务器7不是门面服务器的一部分，并且在图1a中出于说明的目的而示出。图1a中的箭头示出了交换数据的方向。客户端和门面服务器之间的数据交换是双向的，可以包括读取和写入。(多个)外部服务器之间的数据交换也是双向的，并且可以包括读取和写入。
59.此外，图1中示出了多个节点集文件9a，箭头指示使用节点集文件构建地址空间。
60.附图标记10a表示用于配置变换5的配置文件。由附图标记5a-1和5a-2表示的是逻辑块，一个用于读取数据，一个用于写入数据。例如，这些块可以由脚本化逻辑提供。参考符号5a-3表示不涉及逻辑块的读/写。
61.图1b基本上对应于图1a，唯一的区别是地址空间3是由不同的一组节点集文件9a-1建立的，因此，该门面包括不同的一组节点3a-1和3b-1。
62.换句话说，图1a和图1b示出了具有两种不同门面配置的相同门面服务器，更具体地，示出了门面地址空间的两种不同配置。
63.尽管图1b中所示的变换逻辑与图1a中的相同，但是可以使用不同的变换逻辑来适应具有不同配置的门面。
64.注意，为了简单起见，图1b所示的客户端与图1a所示的客户端相同。然而，也可能是这样的情况，即不同的客户端可以应用不同的门面配置来满足客户端特定的技术要求。
65.图2示出了被配置作为聚合服务器的门面服务器1的实施例。在这种情况下，地址空间6是聚合服务器上的合并地址空间，该合并地址空间合并第一外部服务器7的地址空间6a和第二外部服务器8的地址空间6b。
66.外部服务器7的地址空间6a包括分别表示实例和类型定义的节点7a和7b。外部服务器8的地址空间包括分别表示实例和类型定义的节点8a和8b。
67.门面服务器被示为运行两个门面，这两个门面一起为客户端4提供接口。
68.第一门面基本上如在图1a和图1b的上下文中所示和解释的那样配置，地址空间3具有节点3a和节点3b。第一门面的地址空间基于节点集文件9a。第一门面的逻辑5基于配置文件10a。第一门面实质上为客户端提供与服务器7的地址空间交互的功能。
69.第二门面类似于第一门面。其地址空间3包括表示实例的节点3c和表示类型定义的节点3d。第二门面的地址空间基于节点集文件9b，第二门面的逻辑5基于配置文件10b。第二门面实质上为客户端提供与服务器8的地址空间交互的功能。
70.应当理解，类似于图1a和图1b，图2中所示的每个门面可以根据用于构建它们的节点集文件而被不同地配置。
71.此外，根据合并地址空间6的配置，可以不必提供两个门面作为接口，而是可以仅使用一个公共门面。这在图3中示出。
72.可以选择性地仅聚合外部服务器的地址空间的部分，并且将部分聚合的地址空间映射到门面，给定部分聚合的地址空间和门面之间的功能兼容性。
73.注意，可以使用不同数目和类型的外部服务器。类似地，门面服务器可以与不同的客户端一起使用。此外，可以存在与图中所示不同数目的门面，并且每个门面可以具有与图中所示不同的配置，例如不同种类和数目的节点。转换逻辑5是可选的，这取决于所涉及的地址空间，并且还可以与图中所示不同地配置。
74.所有上述实施例可以例如在opc体系结构中实现，其中客户端是opc ua客户端，并
且面向opc ua客户端，门面服务器具有opc ua服务器的功能，并且面向外部服务器，门面服务器具有opc ua客户端的功能。如果系统包括opc da、hda、ae服务器作为外部服务器，则门面服务器可以具有面向所述外部服务器的opc da客户端的功能，而门面服务器仍然具有面向opc ua客户端的opc ua服务器的功能，即门面仍然通过opc ua服务器来建模。
75.下面将描述在门面服务器处执行的计算机实现的方法的示例。可以使用在图1到图3的上下文中描述的门面服务器。备选地，可以使用任何合适的门面服务器。
76.该方法包括在门面服务器处提供可配置门面，该可配置门面具有可配置地址空间并且用作用于客户端的接口。地址空间可以包括多个节点，例如如图1到图3所示。为了配置门面，可以访问一个或多个配置文件，例如节点集文件9a或9b，并且可以基于其构建门面的地址空间。
77.所述方法可以还包括提供门面的可配置地址空间与外部服务器的数据空间和/或地址空间之间的映射。例如，上述逻辑5可用于提供该映射。
78.该方法还可以包括通过访问一个或多个配置文件(例如，上述的节点集文件9a-1)来重新配置该门面，并且基于其构建该门面。
79.该方法还可以包括例如借助于上述配置文件10b来配置和可选地重新配置上述逻辑5。
80.如果在作为聚合服务器的门面服务器处执行该方法，则该方法可以聚合多个外部服务器中的每个外部服务器的数据空间和/或地址空间。该方法还可以包括以上述方式，例如如图2所示，提供多个门面作为客户服务器的接口，每个门面具有可配置地址空间。
81.对于多个外部服务器中的每个外部服务器，可以提供门面中的一个门面的可配置地址空间与所述外部服务器的聚合数据空间和/或地址空间之间的映射。这允许客户端和外部服务器之间的有效通信。
82.从上文可以理解，所公开的门面服务器允许用遵循任何客户选择的模型标准(例如，任何opc ua指定的模型标准)的可配置地址空间来包装dcs(分布式控制系统)的控制中心模型。
83.此外，从上面可以理解，在聚合服务器的情况下，门面提供灵活的嵌入式模型变化层。嵌入式脚本化逻辑可以克服聚合节点和门面节点之间的不兼容性。
84.下面提供了门面服务器和方法的更详细的示例，其中门面服务器是聚合服务器。在其开始阶段期间，聚合服务器(例如opc ua服务器)创建外部服务器(例如其它聚合opc ua服务器)的任何地址空间的合并图像。结果是表示来自远程其它服务器的所有节点的聚合地址空间。
85.在开始阶段结束时，聚合服务器使用1..n个节点集文件来描述应当在聚合地址空间之前看到的门面模型。有时，它可能需要多于一个节点集文件，因为门面模型可能与现有的opc ua伴随规范相关，这意味着聚合opc ua服务器必须导入由所应用的opc ua伴随规范定义的任何节点集文件。
86.这些节点集文件的导入通常导致在地址空间中的类型定义中找到元数据。另一个节点集文件将描述任何实例节点，其表示门面模型的交互部分。包括在该节点集文件中的是描述数据传播的引用。(多个)聚合地址空间的这些参考链接节点指向门面模型的节点。
87.使用描述对应节点的参考类型，从而聚合ua服务器能够根据访问门面节点的实际
opc ua服务在对应节点之间双向传送数据。
88.如果需要，聚合ua服务器加载配置数据以添加脚本化逻辑。两者均开始工作，如果应连接的数据端技术上不兼容，因此数据不能简单地从一端复制到另一端。在这种情况下，脚本化逻辑可以提供聚合地址空间中的节点和门面模型中的节点之间的逻辑桥。
89.所提出的服务器可以提供描述传播(方向)的引用类型，该引用类型被绑定到访问门面节点的opc ua服务。
90.在读取门面节点时，将读取请求转发到链中的对应节点，直到已发现必须从远程聚合opc ua服务器读取的聚合节点为止。
91.然后，该读取访问的结果自动传播到面部节点。
92.在写入时，将修改后的门面节点的值转发到任何相应的节点。当命中聚合节点时，修改后的值被写入远程的聚合opc ua服务器。
93.利用该通用的服务绑定数据传播路径，聚合opc ua服务器允许将脚本化逻辑插入到数据传播路径中。这样，聚合opc ua服务器支持两个方向上的转换逻辑，这是有利的，因为将值“a”转换为“b”的逻辑在相反方向上不总是相同的。
94.下面提供另一详细的示例来说明在建立和配置门面服务器中可能涉及的步骤序列，参考图4。用于随后编号部分的数字对应于图4中连接线上使用的数字。这里，作为示例，外部服务器是opc da服务器，门面服务器是opc ua服务器，而客户端是opa ua客户端。
95.(1)现有的工程工具可用于创建控制应用。开发过程(工程)利用了现有的程序设计库，这些程序设计库适合于像矿物、石油和天然气工业这样的应用领域。可以使用任何类型的库。然而，提到这些库以强调，(批准的)库不受该示例的方法的影响。
96.(2)控制应用可以被下载到控制器。
97.(3)所设计的控制应用还产生用于opc da服务器的io配置，该io配置使得能够通过命名为“opc da项目”(“opc da项目”是用于opc da客户端能够读取或写入的变量的术语)来访问数据。
98.(4)io配置被加载到opc da服务器中。
99.(5)工程工具通过选择相关的节点集文件，即应用opc ua指定的xsd模式的xml文件，来选择opc ua兼容/指定的信息模型。
100.(6)工程工具在节点集文件内创建控制系统的表示，描述与先前选择的信息模型匹配的地址空间的一部分。(见(5))工程工具应用来自先前选择的信息模型的模型定义规则。
101.(7)工程工具描述opc da服务器的地址空间和opc ua服务器的地址空间之间的映射。该描述允许在opc ua服务访问单元之间转换opc ua服务器的地址空间和opc da服务器的opc da项目。
102.(8)opc ua server加载描述标准化模型(《information model》.nodeset2.xml)的所选节点集文件，以基于导入的节点集文件准备地址空间。类似地，加载节点集文件《application model》.nodeset2.xml以表示地址空间的控制系统特定部分。
103.(9)转换层部分由导入的da/ua mapping.xml配置。da客户端使用关于opc da服务器中应寻址的opc da项目的信息。opc ua服务器使用关于应链接到opc da项目的地址空间节点的信息。网关获取关于如何在opc ua服务器和opc da客户端之间转换的信息。
104.(10)利用委托配置(commisioned configuration)，da客户端能够运行与opc da服务器的通信。该通信由opc da客户端触发(参见(11))。
105.(11)利用委托配置，opc ua服务器使得能够与opc ua客户端交换表示企业级别的信息。向该opc da客户端馈送来自opc da服务器的信息，该信息通过opc ua服务器的后端中的网关来传送和转换。
106.如将从本公开中理解的，这里描述的门面服务器和方法可以具有以下优点中的一个或多个。这可以使得能够灵活地选择用于dcs的opc ua前端的信息模型，创建控制系统的信息模型兼容表示，推断opc ua服务器的地址空间与控制系统的功能之间的映射，在opc da(ae、hda)服务器与opc ua服务器之间进行双向转换，如果opc ua指定的信息模型定义了控制系统中不存在的行为，则可选地将商业逻辑添加到变换功能，当需要在语义相同但所应用的数据类型不同的任一端上的数据项之间进行转换时，可选地添加数据类型相关的转换逻辑。
107.虽然已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本公开，但是这样的说明和描述应当被认为是示例性的而不是限制性的。本公开不限于所公开的实施例。考虑到前面的描述和附图，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在由权利要求限定的本公开的范围内可以进行各种修改。