引言：OPC UA隨著世界經(jīng)濟(jì)迅速的發(fā)展與成長，智能制造將給所有產(chǎn)業(yè)帶來轉(zhuǎn)型與沖擊，也將引領(lǐng)全球制造業(yè)發(fā)展模式的前進(jìn)與革新，中國制造業(yè)向自動(dòng)化、透明化、智能化的轉(zhuǎn)型是必然選擇。
OPC UA(OPC Unified Architecture)是OPC基金會(huì)創(chuàng)建的新技術(shù)。在當(dāng)今工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)跨網(wǎng)絡(luò)、跨平臺(tái)的通訊方式中，OPC UA 已經(jīng)成為連接企業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)與嵌入式自動(dòng)化組件的橋梁 ，擁有著舉足輕重的地位。
智能制造第一步——OPC UA
隨著世界經(jīng)濟(jì)迅速的發(fā)展與成長，智能制造將給所有產(chǎn)業(yè)帶來轉(zhuǎn)型與沖擊，也將引領(lǐng)全球制造業(yè)發(fā)展模式的前進(jìn)與革新，中國制造業(yè)向自動(dòng)化、透明化、智能化的轉(zhuǎn)型是必然選擇。其中制造業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存貯，以及數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用是基礎(chǔ)。這無疑需要數(shù)據(jù)采集、通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)信息軟件平臺(tái)的技術(shù)支撐。
20多年前，OPC Classic憑借其簡單靈活的架構(gòu)，解決了不同廠家PLC協(xié)議不同而難以接入同一個(gè)監(jiān)控軟件的問題。之后Windows平臺(tái)的普及，更讓OPC Classic這個(gè)基于Windows平臺(tái)技術(shù)的規(guī)范迅速走向各行各業(yè)。然而，隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，人們對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)采集與傳輸以及通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求不斷提高，OPC的經(jīng)典版本OPC Classic功能的局限性也日趨明顯。在此背景下，OPC基金會(huì)發(fā)布了最新的OPC UA規(guī)范。OPC UA采用基于語義和面向服務(wù)(SOA)的架構(gòu)。它以統(tǒng)一的架構(gòu)與模式，既可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備底層的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備互操作等的橫向信息集成，還可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備與SCADA、SCADA與MES、設(shè)備與云端的垂直信息集成。OPC UA因此成為工業(yè)4.0的重要基礎(chǔ)性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并得到日益廣泛的應(yīng)用。
平臺(tái)無關(guān)
OPC Classic只能部署在Windows平臺(tái)上，所以在面對(duì)諸如M2M的應(yīng)用時(shí)，只能再另外找一個(gè)“外交官”—— 一臺(tái)Windows PC，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)來實(shí)現(xiàn)信息連通功能。然而這種做法實(shí)際上還是傳統(tǒng)的架構(gòu)，并沒有實(shí)現(xiàn)端對(duì)端的通信功能。OPC UA軟件的開發(fā)不再依靠和局限于任何特定的操作平臺(tái)。過去只局限于Windows平臺(tái)的OPC技術(shù)拓展到了Linux、Unix、Mac等各種其它平臺(tái)。如今，設(shè)備開發(fā)工程師可以通過不同平臺(tái)的SDK，快速方便地開發(fā)包含嵌入式OPC UA的智能設(shè)備。
OPC UA是基于對(duì)象的信息建模，可以將一個(gè)具體對(duì)象相關(guān)的所有數(shù)值、操作方式、歷史等信息進(jìn)行打包。同時(shí)，加入“描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”，即元數(shù)據(jù)(Metadata)，實(shí)現(xiàn)信息的真正傳遞。
另外，OPC UA還提供了服務(wù)器信息過濾功能。比如，上層系統(tǒng)可以快速調(diào)取現(xiàn)場所有某特定型號(hào)設(shè)備的被占用情況、工作情況，或批量對(duì)對(duì)象進(jìn)行操作。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，OPC基金會(huì)專門聯(lián)合了不同行業(yè)、不同層級(jí)系統(tǒng)的廠商，共同來按照標(biāo)準(zhǔn)化的方式建立這些特定行業(yè)與應(yīng)用的模型。
通信性能與標(biāo)準(zhǔn)安全模型
在自動(dòng)化行業(yè)，專家們很早就認(rèn)識(shí)到OPC通信跨越計(jì)算機(jī)邊界的必要性。OPC UA針對(duì)不同場合，不僅設(shè)定了傳統(tǒng)的TCP傳輸二進(jìn)制方法，同時(shí)還設(shè)定了優(yōu)化的SOAP來傳輸XML的方法。通過后者，可以使用通用的80端口來進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，而80端口正是web使用的端口——這意味著，OPC UA甚至具備將數(shù)據(jù)上傳至Internet的能力。
OPC UA訪問規(guī)范明確提出了標(biāo)準(zhǔn)安全模型，每個(gè)OPC UA應(yīng)用都必須執(zhí)行OPC UA安全協(xié)議，這在提高互通性的同時(shí)降低了維護(hù)和額外配置費(fèi)用。用于OPC UA應(yīng)用程序之間傳遞信息的底層通信技術(shù)提供了加密功能和標(biāo)記技術(shù)，保證了信息傳遞的完整性與安全性。
菲尼克斯電氣提供的基于OPC UA協(xié)議的PC WORX UA服務(wù)器可用于含有多達(dá)200個(gè)控制器的大型設(shè)備。可與UA兼容的客戶端之間安全、快速地交換數(shù)千個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。基于證書的安全概念還可防止非法訪問和操作錯(cuò)誤。因而，相應(yīng)的配置軟件不僅能夠定義控制器，同時(shí)還支持用戶創(chuàng)建和分配證書。通過診斷時(shí)間是否超時(shí)來確定內(nèi)部通信狀態(tài)是否正常，從而能夠快速、高效地發(fā)現(xiàn)配置錯(cuò)誤或連接故障。
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