OPC UA / DDSゲートウェイ標準の発表

複雑な産業用モノのインターネット（IoT）システムを導入する際に、システム設計者とシステムインテグレーターが直面する最も重要な課題の1つは、さまざまな接続ソリューションと標準の統合です。

RTIでは、産業用IoT革命の加速に絶えず取り組んでいます。過去数年にわたって、DDSシステムが他のコア接続フレームワークと簡単に統合できるようにするための標準接続ゲートウェイを開発してきました。今年は、最もよく知られている2つの産業用IoT通信フレームワーク間のブリッジである標準のOPCUA / DDSゲートウェイに取り組んでいます。このゲートウェイがObjectManagement Group（OMG）に採用されたことをお知らせします。

OPCUA / DDSゲートウェイ仕様

昨年、OMGとOPC Foundationは、DDSとOPCUA接続規格の共同戦略を発表しました。その発表に続いて、OMGは、DDSとOPC UAアプリケーション間の透過的な相互運用性を可能にするために、標準のOPC UA / DDSゲートウェイの定義に関する提案依頼書（RFP）を発行しました。

私たちは挑戦し、DDSとOPCUAのユーザーとベンダーからの意見を取り入れた140ページの提案をまとめました。これは3月のOMG技術会議で投票され採用されました。このブログ投稿では、新しい仕様の概要を説明し、新しい標準を検証するために開発したプロトタイプについて説明しています。

仕様の概要

OPC UA / DDSゲートウェイ仕様の目標は、DDSアプリケーションとOPCUAアプリケーションがそれぞれの特定のフレームワークのネイティブメカニズムを使用して透過的に相互運用できるようにすることです。実際には、これは2つの別々の問題を解決することを意味します：

• OPC UA to DDS Bridgeを構築して、DDSアプリケーションが AddressSpace で動作できるようにします。 標準のDDSデータ中心のパブリッシュ/サブスクライブ機能とRPCoverDDSメカニズムを使用したOPCUAサーバーの機能。
• DDS to OPC UAブリッジを構築して、OPCUAクライアントアプリケーションが標準のOPCUAサービスを使用してDDSグローバルデータスペースに第一級市民として参加できるようにします。

図1：OPC UA / DDSゲートウェイの概念

OPCUAからDDSブリッジ

OPC UA to DDS Bridgeを使用すると、DDSアプリケーションは、 AddressSpace 内の情報の読み取り、書き込み、およびサブスクライブが可能になります。 OPCUAサーバーのゲートウェイのこちら側は、コミュニティで必要とされているいくつかのユースケースを満たしています。たとえば、OPC UA対応デバイスを、DDSのスケーラビリティとQoS機能を必要とするシステムのより大きなシステムに統合することが可能になります。図2は、2つのDDSアプリケーションがDDS-RTPSワイヤープロトコルを使用して、OPCUAバイナリプロトコルを使用する2つのOPCUAサーバーによって提供される情報にサブスクライブするこれらの種類の展開を示しています。

図2：OPCUAからDDSへのブリッジ

OPCUAからDDSへのブリッジの動作は非常に単純です。一方では、ゲートウェイは、サーバーに接続し、OPCUA サービスを使用して一連のアクションを実行できるOPCUAクライアントをインスタンス化します。 （例：属性サービスセットの使用 読む および書き込み 、およびサブスクリプションを使用する および MonitoredItemsサービスセット データの変更とイベントをサブスクライブします）。一方、ゲートウェイは一連の DataReaders をインスタンス化します。 および DataWriters DDS側との必要な相互作用を処理できます。

この仕様では、DDSアプリケーションに公開される情報を次の2つのカテゴリに分類しています。

• サービスセットのマッピング -OMG RPC over DDS仕様で定義されたメカニズムを使用して、ほとんどの標準OPCUAサービスと同等のDDSサービスを提供します。これらのマッピングにより、DDSリクエスターは読み取りなどのサービスを呼び出すことができます。 または書き込み 同等のOPCUA サービスを実行する 操作またはブラウズサービスを呼び出す AddressSpace をナビゲートする サーバーの。
• サブスクリプションモデルのマッピング -DDSアプリケーションにOPCUA サーバーの簡略化されたマッピングを提供します 。このマッピングにより、システムインテグレーターは MonitoredItems を組み合わせることができます。 DDSトピックへの1つまたは複数のサブスクリプションの場合、情報がDDSアプリケーションによってどのように送信および消費されるかをモデル化する強力な方法を提供します。

システムインテグレーターの作業を容易にするために、OPCUAからDDSBridgeを構成するためのXML構文を定義しました。以下のスニペットは、単純なOPC UA / DDSゲートウェイ構成ファイルを示しています。

  
 <タイプ> 
  ...  
  
  
  ...  
  ...  
  
  ...  
 <サブスクリプション> 
  ...  
  ...  
  ...  
  ...  
 <マッピング> ...  
  
  
  
  

リスト1：OPC UA / DDSゲートウェイの構成例（OPC UAからDDSブリッジ）

構成ファイルは次のように構成されています。

• 構成ファイルで指定されたマッピングの結果として作成されるDDSトピックを記述するDDSタイプを定義します。これらは、OPC UA / DDSゲートウェイ構成全体で使用でき、さまざまなプロセスまたはマシンに展開できます。
• OPCUAからDDSへのブリッジをインスタンス化するゲートウェイインスタンスを定義します（DDSからOPCへのUAブリッジを含めることもできます）。一方では、このブリッジはOPC UA接続（OPC UAクライアントをインスタンス化してサーバーに接続する）と DomainParticipant を使用します 反対側（DDSエンティティの作成を処理します）。
• DDSアプリケーションに公開するサービスセットを構成します（例：属性サービスセット AddressSpace 内の情報のワンショット読み取りまたは書き込みを有効にする OPC UA サーバーの 。
• 一連のOPCUA入力（つまり、OPC UA MonitoredItems へのサブスクリプション）を構成します ）およびDDS出力（DDSの公開トピック ）。入力と出力を組み合わせて、 MonitoredItems 入力で指定されたものは、1つ以上のDDS出力のフィールドに割り当てることができます。このプロセスは、マッピングセクション内の割り当てによって処理されます。

DDSからOPCUAブリッジ

DDS to OPC UAブリッジにより、OPCUAクライアントアプリケーションはDDSグローバルデータスペースに第一級市民として参加できます。ゲートウェイのこちら側は、DDSおよびOPCUAユーザーと話し合った残りのユースケースも満たしています。たとえば、既存のOPC UAクライアントとツールで、DDSアプリケーションがさまざまなDDSドメインで交換しているトピックとインスタンスを参照したり、それらのトピックのメンバーに合わせたサブスクリプションを構成したりすることができます。図3は、これらの種類の展開を示しています。OPCUAクライアントアプリケーションは、OPC UAバイナリプロトコルを使用して、DDSアプリケーションがネイティブのDDS-RTPSワイヤープロトコルを使用して提供する情報にアクセスします。

図3：DDSからOPCUAブリッジ

簡単に言うと、DDS to OPC UAブリッジは、DDSグローバルデータスペースを表すOPCUA情報モデルを定義します。つまり、DDSドメイン、トピック、インスタンス、およびデータ型を表すオブジェクトと変数ノードのセットを定義します。この情報モデルは、ゲートウェイに組み込まれたOPCUAサーバーに展開されます。このサーバーは、クライアントがDDSグローバルデータスペース内の情報を参照し、適切なOPC UA サービスセットを使用して情報を読み取り、書き込み、またはサブスクライブできるようにするためのすべての標準メカニズムを提供します。 。

仕様では、DDS to OPC UA Bridgeを構成するためのXML構文も定義しています。これにより、システムインテグレーターは、DDSグローバルデータスペースのどの部分を AddressSpace で表すかを決定できます。 OPC UAサーバーの、したがってOPCUAクライアントに公開されます。以下のスニペットは、単純なOPC UA / DDSゲートウェイ構成ファイルを示しています。

  
 <タイプ> 
  ...  
  
  
  ...  
  ...  
  ...  
  
 <ドメイン> 
 
 ... 
 
 <トピック> ...  
  
 <ドメイン> 
 
 ... 
 
  
  
  
  

リスト2：OPC UA / DDSゲートウェイの構成例（DDSからOPC UAへのブリッジ）

構成ファイルは次のように構成されています。

• OPC UAからDDSへのブリッジの場合、OPC UA / DDSゲートウェイ構成によってインスタンス化されるDDSデータ型を定義します。
• DDSをOPCUAブリッジにインスタンス化するOPCUAゲートウェイインスタンスを定義します。この場合、ブリッジは上記で構成されたOPC UAサーバーと、DDSドメイン参加者のセットを使用してDDSグローバルデータスペースにアクセスします。
• DDSのドメインを構成します AddressSpace で表されます OPCUAサーバーの。
• DDSを構成しますトピック AddressSpace で表されます OPCUAサーバーのトピックは、明示的に選択することも、トピックグループを介して選択することもできます。トピックグループは、トピック名、タイプ名などの正規表現を指定するための構文を提供します。

プロトタイプとデモ

仕様を開発し、ソリューションの実現可能性をテストし、ユーザーやベンダーからフィードバックを収集するために、さまざまな会議や見本市で展示した多数のプロトタイプとデモを開発しました。

昨年、EmbeddedWorldとHannoverMesseで最初のプロトタイプを発表しました。プロトタイプは、最もよく知られているRTIサービスの1つであるRTI Routing Serviceに基づいて構築されました。このサービスは、さまざまな接続テクノロジーをブリッジするアダプターを構築するためのプラグ可能なAPIを提供します。 OPC UAサブスクリプションモデルのDDSへのマッピングと、そのマッピングを可能にする構成メカニズムに焦点を当てました。

今年は、ハノーバーメッセのゲートウェイの反対側のデモを行います。組み込みOPCUAサーバーを介してDDSグローバルデータスペースの情報を公開できるOPCUA / DDSゲートウェイの簡単なプロトタイプを紹介します。ネイティブOPCUAサービスを使用するだけで、汎用OPCUAクライアントアプリケーションがDDSグローバルデータスペースの情報をサブスクライブできることを示します。

ハノーバーメッセに参加する場合は、IICパビリオン（ホール8＃C24）のブースに立ち寄って、ライブデモをご覧ください。うまくいかない場合は、新しいデモの詳細をまもなく投稿しますので、ご期待ください。

コア接続ゲートウェイとしてのOPCUA / DDSゲートウェイ

結論として、産業用IoT革命の文脈におけるOPC UA / DDSゲートウェイの重要性を強調したいと思います。

昨年、インダストリアルインターネットコンソーシアムは、インダストリアルインターネットコネクティビティフレームワーク（IICF）をリリースしました。これは、コネクティビティテクノロジーを評価するための一連の基準を定義し、インダストリアルIoTコネクティビティの課題を解決するための新しいアプローチを導入するリファレンスアーキテクチャです。

以前のブログ投稿で説明したように、IICFは、特定の機能ドメインのベースラインとして選択されるコア接続標準の概念を導入します。これは、ドメイン固有の技術要件とトレードオフをもたらします。これらの標準を評価するために、IICFは、ビジネス（目的、成熟度、安定性など）、使用法（アーキテクチャ、セキュリティ、安全性など）、機能（データなど）の観点から明確に定義された基準に従って、接続ソリューションの評価テンプレートを定義します。モデリング、通信パターンまたはAPI、QoS機能）、および実装（パフォーマンスやスケーラビリティの考慮事項など）。これらの基準に基づいて、IICFは、DDS、OPC UA、HTTP / Webサービス、およびoneM2Mの4つのコア接続標準を特定して推奨しました。

特定の機能ドメインのベースラインコア接続標準を選択すると、レガシーシステムやその他の接続テクノロジーをドメイン固有のゲートウェイを介してより広範なシステムに統合できるため、産業用IoT接続の課題が簡素化されます。ただし、複雑な産業用IoTシステムは多くの場合、機能ドメインにまたがっており、さまざまなコア接続フレームワークの統合が必要です。この問題に対処するために、IICFはコア接続ゲートウェイの概念を導入しています（図4を参照）。コア接続ゲートウェイは、標準に基づいており、透過的な相互運用性を確保するためにデータの構文構造を維持する必要があります。

図4：標準の接続ゲートウェイにより、ドメイン間の相互運用が可能になります。

RTIは、標準の接続ゲートウェイの開発に全面的に投資しています。今年は、OPC UA / DDSゲートウェイに焦点を当て、産業用IoTの最もよく知られている2つの通信フレームワーク間のブリッジを構築しました。 RTI Connext DDS 5.3.0では、RTI Web IntegrationServiceの最初の一般アクセスリリースである最初の標準接続ゲートウェイを導入しました。この新しいサービスは、OMG Web対応DDS仕様に基づいており、ブラウザーで実行されているWebアプリケーションがDDSグローバルデータスペースに第一級市民として参加できるようにします。

相互運用性はインダストリアルIoTの成功の鍵であると信じており、企業がインダストリアルインターネット革命を実現するのを支援するために引き続き取り組んでいきます。