若是你是不熟悉工業自動化領域的專業人士，又或者是從IT或其餘背景進入到操做技術（OT）領域的相關人士，那麼我相信你不會後悔讀到這篇文章。數據庫
咱們都想作到智能化生產，想將MES系統，APS系統應用到生產過程當中，可是在開始這些工做以前必需要作到的就是如何讓這些生產設備或者系統進行數據通訊。安全
【慧都MES系統是15年技術沉澱及創新研發的重要成果，旨在助力製造企業作到更加精益化，敏捷化和智能化的轉型升級。】服務器
工業集成的共同挑戰之一是不一樣品牌或製造商的控制設備（PLC，DCS，驅動器，RTU，智能傳感器）之間的通訊。雖然大多數控制設備都有通訊方法，而且一些行業標準也會對此有所幫助，但它們之間並不必定都是使用相同的方法或協議來進行通訊，即便它們都具備相同的串行接口或以太網布線，通訊協議的差別也會阻止它們傳遞信息。若是有人給你打電話，但你不會說對方的語言，這就是一樣的問題。架構
雖然咱們人類可以克服語言上的差別，但機器間的通訊未必。地址或數據格式化方面的細微差異足以形成通訊失敗。那麼咱們如何克服這一挑戰呢？ide
其實能夠經過多種不一樣的方式克服來自將不一樣製造商的硬件鏈接在一塊兒的挑戰。在過去，I / O的硬接線或通用協議的內部編碼是惟一的方法。可是隨着自動化硬件的發展，則能夠爲不一樣品牌提供稱爲硬件網關的特殊通訊單元，以便在沒有硬接線或內部編碼所需的專業或時間和精力的狀況下傳遞更加複雜的信息。函數
然而，硬件網關面臨的挑戰之一就是，並不是全部品牌都支持，你可能須要爲須要鏈接的各個不一樣控制系統去使用不一樣的模塊。若是涉及到冗餘系統，其複雜性和成本都會上升。 即便是在模塊到模塊通訊的狀況下，仍然須要在控制器級別去處理數據轉換或數學操做，而且還須要特定的控制知識。性能
硬件網關試圖在控制級別去徹底解決通訊問題，但在許多狀況下，這一挑戰其實也能夠經過從PC到硬件通訊來解決。SCADA和HMI長期以來一直使用鏈接到不一樣控制系統和設備的方法。大數據
自1995年以來，獨立於供應商的行業組織OPC基金會頒佈了OPC標準，做爲幫助應對這些挑戰的通用通訊方法。編碼
OPC標準就是旨在提供軟件應用程序之間通訊的通用方法。OPC服務器軟件經過其本地協議與PLC或設備進行通訊，並將該消息轉換爲由獨立於供應商的OPC規範所定義的標準格式，而後可由任何OPC客戶端進行讀取。只需將OPC服務器視爲軟件應用程序，將不一樣的設備協議轉換爲HMI / SCADA或須要數據的任何其餘客戶端應用程序能夠理解的通用語言便可。spa
OPC統一架構（OPC UA）標準是第一個OPC標準的演變，它提供了將標準通訊接口嵌入到控制硬件中的方法，以下圖所示。雖然一些PLC品牌的某些硬件具備OPC UA接口模塊，可是更多製造商須要時間來開發這些單元，而且可能會或可能不會去考慮這些遺留系統。即便OPC UA模塊可用於控制系統，控制器機架中也必需要有可用的插槽，CPU也必須支持更新的硬件，而且可能須要停機來安裝和實施硬件。
此外，還必須考慮來自客戶端應用程序的額外通訊負載對OPC UA模塊的數據以及控制器CPU的影響。控制器的主要做用是控制過程，通訊需求必須知足這些要求。在具備多個客戶端應用程序與具備嵌入式OPC UA服務器的單個控制器通訊的應用程序中，這種對通訊的控制優先級將減緩通訊，這就是爲何基於軟件的OPC UA服務器能夠在保證通訊流量不會複製到控制器的同時，還能使用來爲多個客戶端提供服務的緣由。
經過使用OPC服務器你會發現，不管是嵌入在設備中仍是做爲獨立軟件，能夠進行互連的品牌和設備都包含了該領域的絕大多數硬件，因此能夠說它幾乎適用於全部行業。
系統集成商長期以來一直都使用OPC服務器和HMI經過HMI或SCADA系統移動數據來鏈接系統之間的標籤數據。它們將HMI配置爲從一個設備中讀取數據，也能夠在屏幕上顯示，而後將其寫入其餘設備。這樣，操做員能夠在須要進行流程理解和故障排除時更深刻地瞭解系統之間交換的信息。
可是，在HMI或SCADA系統級別執行此類標籤或地址連接也存在着缺點。經過腳本處理的設備之間的大數據傳輸或高速傳輸可能會影響HMI或SCADA性能。 相反，頻繁的操做員交互會下降腳本中處理數據傳輸的性能，由於畢竟操做員交互是應用程序的第一優先級。HMI或SCADA中的標籤連接可能還須要複雜的腳本，或者須要使用可能增長HMI或SCADA軟件許可證成本的其餘標籤或項目。
在標籤連接須要不到1秒更新速率的狀況下，連接SCADA / HMI中標籤引入的額外延遲則意味着硬鏈接或專業鏈接軟件仍然是惟一可用的實用方法。根據控制器及其通訊鏈接的響應程度，很是可能在專用軟件中進行第二標籤連接。若是你須要更快地進行標籤傳輸，咱們建議你使用更加專業的連接軟件或者和咱們的應用工程師交談來幫助你評估場景中的變量以便肯定最佳解決方案。
已經開發了專用連接或「橋接」軟件做爲處理控制系統之間的這種數據交換的方法，可是處理較低級別的傳輸，更靠近須要共享信息的設備。
這些專業的軟件包提供了將數據傳輸過程與HMI / SCADA系統隔離的優勢，但仍然容許在HMI / SCADA系統中可以訪問和控制數據以進行顯示和交互。
根據所選特定軟件的功能，它能夠經過限制OPC服務器之間單向傳輸數據來提供額外的安全性，防止意外的過程變量更改。使用專用軟件處理數據傳輸使其可以在數據傳輸期間處理數據類型轉換或數學函數- 無需HMI或SCADA軟件包上的任何交互或額外負載。
經過此專業軟件在後臺而不是HMI / SCADA系統中能夠處理比人機交互一般所需的更高的更新速率。雖然上圖顯示了在單獨的計算機上運行的橋接應用程序，但這並不必定是必要的。根據你的HMI / SCADA硬件和應用程序要求，你能夠在同一臺計算機上運行這兩個應用程序，並仍然能夠得到此處討論的好處。這可以讓操做員界面更好地執行，是由於它沒有使用處理能力來運行復雜的腳本。
隨着集成的需求愈來愈複雜，因此纔會有這些專業的產品出現，如今你不只能夠找到可以在OPC服務器之間傳輸數據的產品，並且還能夠找到在OPC客戶端之間傳輸數據的產品，而且還可以輕鬆實現數據庫與文本文件甚至是視頻之間的數據傳輸。
這些產品大多易於使用，只須要不多的培訓和認證即可以上手。對於才進入該領域或者沒有經歷過這些細節的人可能會認爲通訊很難的。
可是事實是，一旦你瞭解了這些細節，你就會以爲設備通訊實際上是很是合乎邏輯和易懂的。