Разработка клиента OPC UA сервера
Данная работа посвящена разработке клиента OPC UA сервера. В ней рассматривается актуальность использования OPC серверов, их спецификации и реализации клиента OPC UA сервера. В качестве стека технологий были выбрали язык программирования Python и система управления базами данных MySQL. Была произведена апробация разработанного программного обеспечения на реальном устройстве. В качестве устройства выступает программируемый логический контроллер Овен ПЛК200. На данной контроллере была написана программа, регулирующая уровень жидкости в ёмкости.
Введение……………………………………………………………………………………….. 13
1 Текущая ситуация……………………………………………………………………. 14
1.1 Предпроектный анализ ………………………………………………………. 14
1.2 Обзор существующих спецификаций OPC серверов. ………….. 16
1.3 Обзор литературы ……………………………………………………………… 18
2 Описание спецификации OPC UA……………………………………………. 21
2.1 Описание принципа работы OPC UA сервера …………………….. 21
2.2 Описание структуры адресного пространства OPC UA ………. 23
3 Разработка клиента OPC UA сервера ……………………………………….. 28
3.1 Стек используемых технологий …………………………………………. 28
3.2 Разработка базы данных …………………………………………………….. 29
3.3 Описание используемых библиотек …………………………………… 30
3.4 Описание алгоритма работы программы ……………………………. 31
3.5 Апробация программы ………………………………………………………. 35
4 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения…………………………………………………………………………………… 41
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования …….. 41
4.2 Анализ конкурентных технических решений ……………………… 41
4.3 Оценка готовности разработки к коммерциализации ………….. 42
4.4 SWOT – анализ ………………………………………………………………….. 44
4.5 Инициация проекта ……………………………………………………………. 46
4.6 Цели и результат проекта …………………………………………………… 46
4.7 Организационная структура проекта ………………………………….. 47
4.8 Планирование научно – исследовательских работ ………………. 48
4.8.1 Иерархическая структура работ ………………………………………… 48
4.8.2 План проекта ……………………………………………………………………. 48
4.8.3 Определение трудоемкости выполнения работ ………………….. 50
4.9 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ……………. 53
4.9.1 Расчет материальных затрат НТИ ……………………………………… 53
4.9.2 Расчет амортизационных отчислений ……………………………….. 54
4.9.3 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ ……………………………………………………………………… 54
4.9.4 Основная заработная плата исполнителей темы ………………… 55
4.9.5 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ……… 57
4.9.6 Отчисление во внебюджетные фонды ……………………………….. 57
4.9.7 Прочие прямые затраты ……………………………………………………. 58
4.9.8 Накладные расходы ………………………………………………………….. 58
4.9.9 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского
проекта 59
4.10 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования …. 59
5 Социальная ответственность……………………………………………………. 63
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности 63
5.2 Производственная безопасность. ……………………………………….. 66
5.3 Анализ опасных и вредных производственных факторов. …… 67
5.3.1 Микроклимат……………………………………………………………………. 67
5.3.2 Превышение уровня шума ………………………………………………… 68
5.3.3 Расчёт параметров освещённости. …………………………………….. 69
5.3.4 Повышенное значение электромагнитного излучения ……….. 72
5.3.5 Вероятность получения удара электрическим током …………. 73
5.4 Обоснование мероприятий по снижению уровней воздействия
опасных и вредных факторов на исследователя. ……………………………………….. 73
5.5 Экологическая безопасность ……………………………………………… 74
5.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………… 74
5.6.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований 74
5.6.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть на рабочем
месте при проведении исследований ………………………………………………………… 75
Выводы по разделу ……………………………………………………………………… 77
Заключение …………………………………………………………………………………… 78
Список используемых источников литературы ………………………………. 79
Приложение А. (обязательное) Функция подключения к базе данных
………………………………………………………………………………………………………………… 82
Приложение Б. (обязательное) Функция подключения к OPC UA
серверу …………………………………………………………………………………………………….. 83
Приложение В. (обязательное) Программу запуска графического
интерфейса ………………………………………………………………………………………………. 84
Приложение Г. (обязательное) Листинг используемых в проекте
функций …………………………………………………………………………………………………… 86
Приложение Д. (обязательное) Таблица тэгов………………………………… 87
Приложение Е. (справочное) OPC UA server client development ……… 88
Наиболее важной, современной и широко распространённой
спецификацией, определяющей передачу данных между оборудованием и
автоматизированным рабочим местом оператора, является унифицированная
архитектура OPC. Данная спецификация наиболее часто используется для
передачи технологической информации от уровня программируемого
логического контроллера к верхнему уровню автоматизированной системы
управления технологическим процессом и в отдельности к SCADA-системам
[1]. В частности, одной из наиболее популярных спецификаций OPC является
OPC UA.
Объектом разработки является клиент, способный опрашивать OPC
UA сервер и записывать полученные данные в базу данных MySQL. Данная
разработка будет полезна при проведении исследований с малыми
автоматизированными системами или в ходе отладки технологического
процесса.
Целью данной работы является автоматизация процесса сбора и
архивирования данных технологических процессов с использованием
спецификации OPC.
Для достижения поставленной цели были поставлены следующие
задачи, которые необходимы для разработки OPC клиента:
1. изучить спецификации OPC;
2. провести анализ научных статей, в которых описывается
назначение в их работах OPC сервера;
3. выбрать спецификацию OPC сервера;
4. выбрать язык разработки OPC клиента;
5. выбрать СУБД, с помощью которой будут записываться данные в
базу данных;
6. реализовать клиент OPC UA сервера на выбранном языке
программирования.
В ходе данной выпускной квалификационной работы было
разработано программное обеспечение, позволяющее выполнить опрос OPC
UA сервера и сохранить полученные значения в сервер базы данных MySQL.
Выбор языка программирования и спецификации OPC был выбран из
соображений кроссплатформенности. Python – интерпретируемый язык
программирования. Программы, написанные на данном языке
программирования, запускаются на любой операционной системе, на которой
установлен его интерпретатор. OPC UA сервер также является
кроссплатформенным, что позволяет запускать его на любой операционной
системе. В том числе и непосредственно на современных промышленных
контроллерах. MySQL сервер является бесплатным для некоммерческого
использования и также написан под большинство популярных операционных
систем.
Разработанное программное обеспечение обладает открытым
исходным кодом, что позволяет дорабатывать его. На данное программное
обеспечение была подана заявка на получение патента. Также по данной теме
было написано 2 научные статьи и подана заявка №2021Э08346 на
регистрацию патента программного кода для ЭВМ.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.2 (5 отзывов)
4.8 (17 отзывов)
4.6 (30 отзывов)
5 (22 отзыва)
4.9 (826 отзывов)
4.9 (35 отзывов)
4.2 (13 отзывов)
5 (8 отзывов)
4.8 (30 отзывов)
