OPC協議解析-OPC UA OPC統一架構

1    什麼是OPC UA

爲了應對標準化和跨平臺的趨勢，爲了更好的推廣OPC，OPC基金會近些年在以前OPC成功應用的基礎上推出了一個新的OPC標準-OPC UA。OPC UA接口協議包含了以前的 A&E, DA,OPC XML DA or HDA，只使用一個地址空間就能訪問以前全部的對象，並且不受WINDOWS平臺限制，由於它是從傳輸層Scoket以上來定義的，這點後面會提到，致使了靈活性和安全性比以前的OPC都提高了。

2    OPC UA的優點

1）一個通用接口集成了以前全部OPC的特性和信息，A&E, DA,OPC XML DA or HDA

2）更加開放，平臺無關性，WINDOWS,Linux都能兼容

3）擴展了對象類型，支持更復雜的數據類型好比變量，方法和事件

4）在協議和應用層集成了安全功能，更加安全

5）易於配置和使用

核心的區別是由於OPC和OPC UA協議使用的TCP層不同，以下：

OPC是基於DOM/COM上，應用層最頂層；OPC UA是基於TCP IP scoket 傳輸層.

 　　

其餘一些區別：

OPC雖然經過配置COM/DOM來提供數據加密和簽名功能，配置防火牆，用戶權限來讓數據訪問變得更加安全，可是會增長額外的工做量，尤爲是對非IT的工程師來講；對於OPC UA，數據加密和簽名，防火牆等都是默認的功能。好比基於DOM的OPC使用的動態端口分配，端口不固定，讓防火牆難以肯定，而OPC UA的端口都是惟一的，好比SINUMERIK 840D是PORT 4840，SIMATIC S7是PORT 4845。DOM/COM也能夠生成不一樣級別的事件日誌，但日誌內容不夠詳細，只會提供「誰鏈接上服務器」這種，而對於OPC UA來講都是默認的功能，生成的日誌內容更全面。

3    OPC UA

OPC統一架構（OPC Unified Architecture）是OPC基金會（OPC Foundation）建立的新技術，更加安全、可靠、中性（與供應商無關），爲製造現場到生產計劃或企業資源計劃（ERP）系統傳輸原始數據和預處理信息。使用OPC UA技術，全部須要的信息可隨時隨地到達每一個受權應用和每一個受權人員。

 

OPC UA 獨立於製造商，應用能夠用他通訊，開發者能夠用不一樣編程語言對他開發，不一樣的操做系統上能夠對他支持。OPC UA 彌補了已有 OPC 的不足，增長了諸如平臺獨立、可伸縮性、高可用性和因特網服務等重要特性。

OPC UA 再也不基於分佈式組件對象模型（DCOM），而是以面向服務的架構（SOA）爲基礎。OPC UA 所以能夠鏈接更多的設備。

今天，OPC UA 已經成爲鏈接企業級計算機與嵌入式自動化組件的橋樑 - 獨立於微軟、 UNIX 或其餘操做系統。

4     OPC 統一架構 - 標準化通訊

經過因特網和經過防火牆的標準化通訊 - OPC UA 使用一種優化的基於TCP的二進制協議完成數據交換；另外支持Web服務和HTTP。如今容許在防火牆中打開一個端口，集成的安保機制確保了經過因特網也能安全通訊。

防止非受權的數據訪問 - OPC UA 技術使用一種成熟安保理念，防止非受權訪問和過程數據損壞，以及因爲不當心地操做帶來的錯誤。OPC UA安保理念基於World Wide Web 標準，經過用戶鑑權、簽名和加密傳輸等項目來實現。

數據安全性和可靠性 - OPC UA使用可靠的通訊機制、可配置的超時、自動錯誤檢查和自動恢復等機制，定義一種可靠堅固的架構。對OPC UA客戶機與服務器之間的物理鏈接能夠進行監視，隨時發現通訊中的問題。OPC UA具備冗餘特性，能夠在服務器和客戶機應用中實施，防止數據的丟失，實現高可用性系統。

在簡化接口方面進行了不少改進 -新 OPC UA 在全部平臺上的通訊更快速、更安全和更靈活。

平臺獨立和可伸縮性 -  因爲使用了基於面向服務的技術，OPC UA 具備平臺獨立的屬性，能夠實施全新的、節省成本的自動化理念。嵌入式現場設備、過程控制系統（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）、網關或者操做員面板（HMI）能夠依靠OPC UA服務器，直接連到操做系統，諸如嵌入的Windows、Linux、VxWorks、QNX、RTOS 或者其餘系統。使用一臺獨立的Windows PC 用作 OPC 服務器，提供對非Windows設備數據訪問的模式今天已經淘汰。固然，OPC UA 組件也能夠在Unix操做系統的信息技術（IT）系統中使用，諸如：Solaris、HPUX、AIX、Linux等，能夠是企業資源計劃（ERP）系統，能夠是生產計劃（MES）和監控軟件（SCADA），還能夠是電子商務應用。OPC UA 的組件功能是能夠是伸縮的：小到一個嵌入式設備的瘦應用，大到公司級別大型計算機的數據管理系統。

簡單一致 - OPC UA 定義了一種集成的地址空間和信息模型，能夠顯示過程數據、報警、歷史數據以及完成程序調用。信息項被定義成不一樣類型的對象，彼此之間能夠創建關係。 在此基礎上，OPC UA 支持使用複雜數據結構。這使 OPC UA能夠完整地描述複雜過程和系統。

對傳統的三種不一樣類型OPC服務器的訪問 - 數據訪問（DA）、報警和事件（AE）、歷史數據訪問（HDA） -好比，要得到一個溫度傳感器的當前值、一個高溫度事件和溫度的歷史平均值，要依次使用不一樣的命令執行。而使用OPC UA，僅用一個組件就很是容易地完成了。配置和工程的時間也所以能夠大大縮短。

性能強勁 - 經過自身的不斷髮展，依靠基於TCP UA 二進制協議，使用高效的數據編碼，OPC UA 提供了很是高效的數據傳輸，知足了更高性能的要求。

更多的應用選項 - OPC UA 技術的普遍適用性使全新的垂直集成理念可以徹底實施。對OPC UA 組件進行串級，從車間現場設備到製造執行系統（MES）或企業資源計劃（ERP）系統，信息可以安全和可靠地傳輸。在現場設備級的嵌入式UA 服務器，在自動化級的UA 組件，在企業級ERP系統中集成的UA 客戶機，能夠進行串級鏈接。各自的UA 組件能夠在地理上是分佈的，並且容易使用防火牆讓彼此分開。

 

爲把這種信息模型做爲一種推廣的技術，OPC UA 與其餘標準化組織合做，但願把UA 服務提供給各行各業使用。今天，OPC 基金會已經與不一樣的標準化組織進行了合做，諸如：PLC開放組織（PLCopen）、國際自動化協會（ISA）和電子設備描述語言（EDDL）合做團隊（ECT）創建合做標準。

5 　OPC UA - 平臺獨立，結構伸縮，保護投資

OPC UA 將在一個比較長的時期裏替換傳統的OPC。在這個過渡期中，基於DCOM的OPC產品會與UA 產品共存。OPC基金會的遷移戰略可讓傳統的OPC 和OPC UA產品很好結合。用這種方式，已經安裝使用的幾百萬套、上千種傳統的OPC產品能夠與新的OPC UA產品共同使用。這爲用戶提供了優點，由於他們可以從不一樣的製造商-傳統的OPC 和 OPC UA 廠家，選用任何須要的產品。

 

　開放

　　- 超過 450 個成員；

　　- 平臺中性；

　　- 應用廣泛；

　　- 全部鏈接。

　特點

　　- 工業標準；

　　- 獨立於製造商；

　　- 互操做能力；

　　- 可靠性。

　協同

　　- 設備集成；

　　- IEC 61131-3 / PLCopen；

　　- 分析設備集成；

　　- 企業 - 控制系統集成（ISA-95），批處理（ISA-88）；

　　- 智能電網；

　　- 現場設備集成；

　　- EDDL 與現場設備技術（FDT）。

　安全

　　- X509 認證

　　- OpenSSL 加密

　　- 用戶名 / 密碼

　　- 每種屬性的訪問權限

　合做夥伴

　　- PLCopen

　　- ISA

　　- MIMOSA

　　- FDT

　　- ECT