OPC UA意味着什么?

“开放平台通信统一架构”(简称OPC UA)是由OPC基金会于2008年发布的通信标准,标准不受平台限制。该标准已通过IEC 62541完成国际标准化,并获得世界各地软硬件自动化供应商的支持。

OPC UA不仅规定了通信协议,还描述了传输对象的语法。由此完成了工业环境中各类系统访问的标准化,实现不受制造商限制的机器间数据传输。

OPC UA FX(现场交换)拓扑

OPC UA FX:从现场到云端的统一通信

OPC UA FX(现场交换)

OPC UA FX是一项开发中的“现场侧通信倡议”OPC UA规范。这意味着先前仅在较高层级通信层使用的标准,现可直接用于现场侧。该设计实现了现场侧自动化组件之间的跨制造商过程及配置数据交换。

为此,OPC UA FX通过各类工厂和过程自动化应用程序配置文件扩展现有协议,如 I/O、安全或运动。此外,还需为网络设备的统一配置和诊断定义标准化设备模型。为实现高度兼容性,还必须对一致性测试进行概述。总之,这可在未来将现场设备全面连接至云端,实现IT和OT的可靠连接。

OPC UA的主要特性

交互式图像映射:带图标的OPC UA主要特性
安全性
涵盖加密、签名和身份验证的全面安全方案。
面向未来的通信标准
OPC UA是面向未来的跨制造商通信标准,不受平台限制、统一且可扩展。
OPC UA的应用
使用标准和自用信息模型自由扩展OPC UA标准。
以太网基础设施
依托现有工业以太网基础设施,实现与PROFINET或其他以太网通信系统的不受限并行运行。

通信机制

长久以来,OPC UA相关主题多为客户端/服务器技术。但该技术有其局限性,特别是在云端应用场景中。基金会为此拓展了OPC UA 2018,内容涵盖通过OPC UA PubSub规范实现的无连接通信。客户端/服务器和PubSub使用同一命名空间的信息。两种技术均可同时应用于网络和设备中。

采用客户端/服务器通信机制的OPC UA

在采用客户端/服务器通信的情况下,客户端请求信息并从服务器接收响应。

采用客户端/服务器通信机制的OPC UA

采用客户端/服务器通信机制的OPC UA广泛应用于自动化领域。在此技术成熟的通信机制中,每个OPC UA客户端通过点对点通信接收指向OPC UA服务器数据的访问。OPC UA服务器将处理客户端请求并返回响应,由此构成OPC通信的基础。因此,OPC客户端是建立通信会话的OPC服务器的逻辑对应方。通常情况下,当网络中设备过多时,客户端/服务器通信将达到其极限。

采用PubSub模型的OPC UA

在采用PubSub通信的情况下,服务器将其数据发送至网络(发布)。每个客户端均可接收该数据(订阅)。

采用PubSub通信的OPC UA

在OPC UA采用PubSub模型的情况下,通信是无连接和未经确认的。PubSub意为发布和订阅,服务器将其数据发送到网络(发布),因此每个客户端均可收到该数据(订阅)。为完成数据加密和解密,通信双方必须拥有相同的安全凭证。操作时由一个发布者发送数据,网络中任意数量的订阅者负责接收,或者多个发布者向同一订阅者发送信息。因此,OPC UA PubSub尤为适用于直接物联网通信或现场侧的快速循环过程。

用于说明时间敏感网络的秒表图标

OPC UA PubSub和TSN助力实现控制层和设备层的实时通信。

OPC UA和时间敏感网络

时间敏感网络 (TSN) 搭配OPC UA PubSub即可实现控制层和设备层的实时通信。OPC UA PubSub具备高同步性、高确定性和高融合度,满足时间关键型应用的要求。时间同步和数据优先级划分确保TSN网络中的IT与OT通信不会相互影响。

OPC UA标语

OPC UA包含安全使用该架构的基本机制。

OPC UA和网络安全

OPC UA作为核心联网组件,内置了众多网络安全机制。特殊安全层定义了服务和设备的身份验证策略,以及通过令牌、证书或用户密码实施的数据加密、签名和验证。角色和必要安全凭证均可集中管理并通过标准方式分配。

积极参与OPC基金会工作 面向未来的标准

为打造跨制造商的统一通信标准,菲尼克斯 电气及其他公司助力OPC 基金会推进现场侧的OPC UA标准化工作。作为该倡议的推动者之一,菲尼克斯 电气积极参与OPC 基金会的各个工作组,助力定义面向未来的OT设备标准,涵盖从传感器、执行器到控制器等各层级。

其他新通信技术 直达现场的持续通信

各种委员会和标准化项目正不断推出全新通信标准,如OPC UA、TSN、SPE和5G。此类新技术不是彼此独立的,而是共同构成了未来通信技术的基本框架。
菲尼克斯电气作为在工业通信技术领域拥有30多年经验的技术先驱,积极参加了所有重要的标准化委员会。  这些委员会旨在为自动化领域开发一个全新的跨制造商通信标准。

您可在网页上了解有关新标准的更多信息。