一种基于OPCUA协议网关的航电测试设备管控系统的制作方法

本发明属于航电产品测试领域，涉及一种基于opc ua协议网关的航电测试设备管控系统。

背景技术：

1、航电测试设备是面向航电产品科研、生产、维修测试诊断的专业化工业设备。近年来，为了适应航电产品种类和交付量的不断增长，航电测试设备架构逐渐向通用化、柔性化方向发展，以通过通用框架、资源和柔性化适配实现设备的快速构建，提升设备的扩展能力。模块化设计是通用和柔性化理念落地的最佳方式，通过模块化设计，设备能够在统一框架下针对具体测试需求选取能够满足测试条件的硬件资源，从而使得设备的设计、研制和升级迭代更加便捷和灵活。

2、一般的，模块化航电测试设备主要由主控模块、仿真激励与监控模块、通用接口模块和供电模块组成，如图1所示，各模块可基于产品配置进行选型和组合，以满足不同产品测试需求。其中，主控模块提供一台管理计算机，运行测试软件，同时提供显示器用于显示测试功能交互界面；仿真激励与监控模块提供至少一台工控机，可基于使用需要插接各类信号仿真激励与监控板卡资源，同时运行测试中间件，接收主控模块测试指令，完成数据收发操作；通用接口模块将仿真激励与监控模块的测试接口资源通过接口汇集组件进行汇集并通过接口适配器连接被测产品，实现产品的通用化接入和测试；供电模块主要用于为被测产品提供供电电源。测试设备的模块化提升了设备研制的效率，降低了设备运维的难度，然而由于分布式部署方式，测试设备的运行状态较难建立集中式的有效的采集和监控措施，为测试设备本身的稳定性和可靠性的保障带来了难度。例如，测试人员目前无法通过主控计算机直接获取到仿真激励与监控模块的负载和各功能板卡的状态信息，直接导致测试活动开始前无法准确判断设备状态，影响科研生产活动。同时，航空业内较为成熟的航电测试设备各主要功能模块绝大多数为外购商用货架产品，由于品牌较多，且缺少行业接口标准，同一类型的模块并不能提供统一形式的管理和控制接口。其他非货架标准模块甚至没有提供管理接口，这类模块通常不具备远程管控能力。因此，目前大多数航空业内应用的航电测试设备都或多或少欠缺自我健康管理能力，亟需面向航电测试设备核心部件形成标准化接口，推进模块化测试设备的一体化管理模式。

3、此外，多数航电测试设备目前仍采用离线工作方式，测试设备状态、测试结果数据无法通过网络向信息系统传递。为了提升航电产品质量控制能力，测试设备在航电自动化生产线中的集成至关重要，这就要求航电测试设备能够通过符合工业4.0标准的工业互联协议，例如opc ua协议等，接入到mes等其他管控信息平台中，并提供满足产线化管理需求的数据采集接口。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种基于opc ua协议网关的智能模块化航电测试设备管控系统，能够将测试设备中不同接口类型的模块以适配的方式快速融合到统一的管理架构中，实现测试设备的一体化状态监测和管理，同时将汇集的部件接口重新整合，通过行业标准的opc ua接口开放给其他设备或信息化系统，实现测试系统的网络化和信息化。

2、本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

3、一种基于opc ua协议网关的智能模块化航电测试设备管控系统，包括设备网关，设备网关包含模块接入组件、web服务组件、网关opc ua server组件；

4、模块接入组件负责测试设备各个模块的接入和适配，在设备网关内生成测试设备各个模块的实例，并形成统一形式的标准操作接口；

5、web服务组件提供可视化建模工具，能够对测试设备的基本信息和组成进行数字化表达，形成各信息模型；提供链路配置工具，能够将模块接入组件提供的操作接口绑定到网关opc ua server组件开辟的地址空间，打通完整的数据采集和控制链路；提供测试设备管理工具，内嵌opc ua client，能够连接网关opc ua server组件实现测试设备各模块的状态查看和远程自检及开关控制；

6、网关opc ua server组件能够读取可视化建模工具生成的信息模型，并在内存地址中开辟地址空间并建立信息模型的映射节点，进而通过opc ua server配置工具将模块接入组件提供的标准操作接口及数据映射到地址空间对应的节点上，来响应采集或控制请求；同时，网关opc ua server组件能够通过信息模型定义的频率采集测试设备各模块的状态数据，并对地址空间中的数据进行更新，状态信息的历史数据提供关系型数据库进行存储和查询。

7、优选地，基于opc ua协议网关的智能模块化航电测试设备管控系统还包含驻留于主控模块的opc ua server和web浏览器；

8、驻留于主控模块的opc ua server负责采集主控模块运行参数，并基于主控模块标准信息模型通过以太网将主控模块运行参数提供给设备网关；

9、驻留于主控模块的web浏览器能够访问设备网关的web服务组件，通过可视化建模工具进行测试设备各模块的信息模型建模，通过测试设备管理工具进行测试设备管理工作；

10、所述模块接入组件通过以太网接口连接主控模块的opc ua server，基于opc ua协议规范，内建opc ua client映射主控模块实例，形成opc ua对象和标准操作接口。

11、优选地，基于opc ua协议网关的智能模块化航电测试设备管控系统还包含驻留于仿真激励与采集模块的opc ua server；

12、驻留于仿真激励与采集模块的opc ua server负责采集仿真激励与采集模块运行参数，并基于仿真激励与采集模块标准信息模型通过以太网将仿真激励与采集模块运行参数提供给设备网关；

13、所述模块接入组件通过以太网接口连接仿真激励与采集模块的opc uaserver，基于opc ua协议规范，内建opc ua client映射仿真激励与采集模块实例，形成opc ua对象和标准操作接口。

14、优选地，基于opc ua协议网关的智能模块化航电测试设备管控系统还包含温度监测模块；

15、温度监测模块包含传感器和互联组件，传感器采集测试设备中关键模块的温度信息转化为数字量后形成温度监测模块信息模型，由互联组件内建的modbus server通过modbus接口连接至设备网关；

16、所述模块接入组件通过以太网连接温度监测模块的modbus master，基于modbus协议规范，内建modbus slave映射温度监测模块实例，形成modbus对象和标准操作接口。

17、优选地，基于opc ua协议网关的智能模块化航电测试设备管控系统还包含告警模块；

18、所述模块接入组件通过以太网连接告警模块的modbus master，基于modbus协议规范，内建modbus slave映射告警模块实例，形成modbus对象和标准操作接口；

19、温度监测模块信息模型中定义温度告警阈值，当web服务组件的测试设备管理工具监测到温度超过告警阈值及其它异常情况控制告警模块产生声光告警；

20、告警模块包含声/光告警器和互联组件，通过互联组件内建的modbus server经由modbus接口连接至设备网关，告警模块根据告警模块信息模型中不同的告警类型，触发不同的告警效果。

21、优选地，基于opc ua协议网关的智能模块化航电测试设备管控系统还包含通用接口模块；

22、所述模块接入组件对于通用接口模块提供协议转换组件，将模块操作接口转换为标准操作接口；

23、通用接口模块的接口汇集组件和接口适配器上设有一路地/开离散量信号，当接口适配器与接口汇集组件处于连接状态时，离散量表现为接地，当接口适配器与接口汇集组件处于断开状态时，离散量表现为断开，并基于通用接口模块信息模型通过离散量接口连接至设备网关，即实现对接口适配器的连接状态进行监测，同时对连接次数进行统计。

24、优选地，基于opc ua协议网关的智能模块化航电测试设备管控系统还包含信息化管理模块；

25、信息化管理模块对测试设备的运行状态进行在线远程监控，提供设备管理应用和数据采集组件；数据采集组件集成opc ua client，连接网关opc uaserver组件，同时获取测试设备的基础信息和实时状态；设备管理应用提供人机交互界面，能够配置设备opc ua地址以便数据采集组件连接测试设备，同时对关注的设备数据进行筛选和监控。

26、本发明的有益效果在于：

27、1、提出了模块化航电测试设备的健康管理统一框架，充分利用opc ua信息模型，通过对象定义测试设备各功能模块，集中获取各模块状态信息，实现测试设备的一体化健康监测和管理；

28、2、基于opc ua信息化模型的思想，抽象各功能模型的标准化变量和方法，即使各功能部件来自于不同的厂商，也可以通过协议转换中间件轻松实现与抽象模型的对接，达到对外接口与底层部件的控制逻辑的分层解耦的效果，由此实现设备管理接口的标准化；

29、3、支持离线和在线模式的切换，离线模式下，主控模块可以通过浏览器轻松访问网关获取设备健康状态，在线模式下，设备状态可以opc ua接口采集到信息化管理模块进行远程管理。