引言:OPC UA随着世界经济迅速的发展与成长,智能制造将给所有产业带来转型与冲击,也将引领全球制造业发展模式的前进与革新,中国制造业向自动化、透明化、智能化的转型是必然选择。
OPC UA(OPC Unified Architecture)是OPC基金会创建的新技术。在当今工业网络系统跨网络、跨平台的通讯方式中,OPC UA 已经成为连接企业级计算机与嵌入式自动化组件的桥梁 ,拥有着举足轻重的地位。
智能制造第一步——OPC UA
随着世界经济迅速的发展与成长,智能制造将给所有产业带来转型与冲击,也将引领全球制造业发展模式的前进与革新,中国制造业向自动化、透明化、智能化的转型是必然选择。其中制造业现场的数据采集、数据传输、数据显示、数据存贮,以及数据的分析应用是基础。这无疑需要数据采集、通信技术标准和基础信息软件平台的技术支撑。
20多年前,OPC Classic凭借其简单灵活的架构,解决了不同厂家PLC协议不同而难以接入同一个监控软件的问题。之后Windows平台的普及,更让OPC Classic这个基于Windows平台技术的规范迅速走向各行各业。然而,随着技术不断进步,人们对设备数据采集与传输以及通信技术标准的要求不断提高,OPC的经典版本OPC Classic功能的局限性也日趋明显。在此背景下,OPC基金会发布了最新的OPC UA规范。OPC UA采用基于语义和面向服务(SOA)的架构。它以统一的架构与模式,既可以实现设备底层的数据采集、设备互操作等的横向信息集成,还可以实现设备与SCADA、SCADA与MES、设备与云端的垂直信息集成。OPC UA因此成为工业4.0的重要基础性技术标准并得到日益广泛的应用。
平台无关
OPC Classic只能部署在Windows平台上,所以在面对诸如M2M的应用时,只能再另外找一个“外交官”—— 一台Windows PC,通过数据转发来实现信息连通功能。然而这种做法实际上还是传统的架构,并没有实现端对端的通信功能。OPC UA软件的开发不再依靠和局限于任何特定的操作平台。过去只局限于Windows平台的OPC技术拓展到了Linux、Unix、Mac等各种其它平台。如今,设备开发工程师可以通过不同平台的SDK,快速方便地开发包含嵌入式OPC UA的智能设备。
OPC UA是基于对象的信息建模,可以将一个具体对象相关的所有数值、操作方式、历史等信息进行打包。同时,加入“描述数据的数据”,即元数据(Metadata),实现信息的真正传递。
另外,OPC UA还提供了服务器信息过滤功能。比如,上层系统可以快速调取现场所有某特定型号设备的被占用情况、工作情况,或批量对对象进行操作。为了实现这个功能,OPC基金会专门联合了不同行业、不同层级系统的厂商,共同来按照标准化的方式建立这些特定行业与应用的模型。
通信性能与标准安全模型
在自动化行业,专家们很早就认识到OPC通信跨越计算机边界的必要性。OPC UA针对不同场合,不仅设定了传统的TCP传输二进制方法,同时还设定了优化的SOAP来传输XML的方法。通过后者,可以使用通用的80端口来进行传输数据,而80端口正是web使用的端口——这意味着,OPC UA甚至具备将数据上传至Internet的能力。
OPC UA访问规范明确提出了标准安全模型,每个OPC UA应用都必须执行OPC UA安全协议,这在提高互通性的同时降低了维护和额外配置费用。用于OPC UA应用程序之间传递信息的底层通信技术提供了加密功能和标记技术,保证了信息传递的完整性与安全性。
菲尼克斯电气提供的基于OPC UA协议的PC WORX UA服务器可用于含有多达200个控制器的大型设备。可与UA兼容的客户端之间安全、快速地交换数千个数据点。基于证书的安全概念还可防止非法访问和操作错误。因而,相应的配置软件不仅能够定义控制器,同时还支持用户创建和分配证书。通过诊断时间是否超时来确定内部通信状态是否正常,从而能够快速、高效地发现配置错误或连接故障。
(转载)