Evaluating XMPP Communication in IEC 61499-based Distributed Energy Applications

The IEC 61499 reference model provides an international standard developed specifically for supporting the creation of distributed event-based automation systems. Functionality is abstracted into function blocks which can be coded graphically as well as via a text-based method. As one of the design goals was the ability to support distributed control applications, communication plays a central role in the IEC 61499 specification. In order to enable the deployment of functionality to distributed platforms, these platforms need to exchange data in a variety of protocols. IEC 61499 realizes the support of these protocols via "Service Interface Function Blocks" (SIFBs). In the context of smart grids and energy applications, IEC 61499 could play an important role, as these applications require coordinating several distributed control logics. Yet, the support of grid-related protocols is a pre-condition for a wide-spread utilization of IEC 61499. The eXtensible Messaging and Presence Protocol (XMPP) on the other hand is a well-established protocol for messaging, which has recently been adopted for smart grid communication. Thus, SIFBs for XMPP facilitate distributed control applications, which use XMPP for exchanging all control relevant data, being realized with the help of IEC 61499. This paper introduces the idea of integrating XMPP into SIFBs, demonstrates the prototypical implementation in an open source IEC 61499 platform and provides an evaluation of the feasibility of the result.Comment: 2016 IEEE 21st International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA

OPC UA suorituskyvyn arviointi

OPC Unified Architecture is an industrial communication specification, employing a client-server communication model. In this thesis, performance testing of OPC UA applications is explored. First, performance testing of software applications is discussed on a general level. After this, details of OPC UA and previous studies of OPC UA performance are examined. Based on this information, example test cases are designed. The testing procedure and results of the tests are presented in detail. As an important part of the work, the design and implementation of a generic test client for read and subscription testing is presented. The results provide information about overhead of OPC UA security modes in two different hardware platforms and comparison of two server applications in terms of read and subscription functionality. Substantial differences can be observed in terms of maximum number of requests as well as in the resulting resource usage. When overloaded, the servers again exhibit differences in their behavior. The test results should be thought of as examples of features, limits and differences that can be observed by performance testing OPC UA applications. The results of this thesis are used in the future development of the Prosys OPC UA Java SDK.OPC Unified Architecture on erityisesti teollisiin ympäristöihin suunniteltu tiedonsiirtomäärittely, joka käyttää asiakas-palvelin kommunikointimallia. Tässä työssä tutkitaan OPC UA -sovellusten suorituskykytestausta. Ensin muodostetaan yleisellä tasolla käsitys tavoista mitata ohjelmistojen suorituskykyä. Tämän jälkeen OPC UA -määrittelyn yksityiskohtia käydään läpi tähän työhön liittyvin osin. Aiemmin aihepiiristä julkaistujen tutkimusten avulla muodostetaan kuva siitä, mitä ja miten oikeastaan kannattaa tutkia. Suoritettavat testit dokumentoidaan mahdollisimman hyvin ja testien tulokset raportoidaan yksityiskohtaisesti. Tärkeänä osana työtä esitellään yleiskäyttöisen testisovelluksen suunnittelu ja toteutus. Tutkimuksen perusteella esitetään tietoa OPC UA -viestien tietoturvalliseen käsittelyyn kuluvasta resurssien kulutuksesta kahdella eri laitteistolla ja vertaillaan kahden OPC UA -palvelintoteutuksen ominaisuuksia. Toteutuksissa voidaan havaita selkeitä eroja käsiteltyjen pyyntöjen maksimimäärässä sekä palvelinohjelmistojen resurssienkäytössä. Kun palvelimiin tehdään enemmän pyyntöjä kuin ne ehtivät käsitellä, on tuloksena taas selkeitä eroja eri implementaatioiden välillä. Esiteltävät testitulokset pätevät tässä tietyssä konfiguraatiossa ja ne tulee käsittää esimerkkeinä siitä minkälaisia ominaisuuksia, rajoituksia ja eroja OPC UA -sovelluksissa on havaittavissa. Työn tuloksia tullaan käyttämään Prosys OPC UA Java SDK:n jatkokehityksessä