在工控領域，設備間識別與互聯(lián)是控制的關鍵，從業(yè)人員針對不同需求制定了許多通訊協(xié)議和標準，OPC(OLE for Process Control)正是其中之一。

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　　OPC UA：打通控制層和IT層數(shù)據(jù)的關鍵技術

　　OPC是一個用于控制對象鏈接與嵌入的通信協(xié)議，基于微軟公司的OLE技術為運行在Windows的應用程序和現(xiàn)場過程控制應用提供數(shù)據(jù)互通功能。經(jīng)過長期發(fā)展，OPC不斷更新其規(guī)范和功能并提出了第二代OPC標準——OPC Unified Architecture(OPC統(tǒng)一架構)。

　　OPC統(tǒng)一架構(OPC UA，IEC 62541)是一項標準技術，OPC UA作為OPC基金會提供的新一代技術，提供安全、可靠并獨立于廠商的數(shù)據(jù)傳輸，跨越制造層級、生產計劃層級和ERP層級，成為打通隔離的控制層工業(yè)自動化數(shù)據(jù)和IT層數(shù)據(jù)的關鍵技術，為數(shù)據(jù)的高效整合提供了前提。目前已經(jīng)得到了包括西門子、貝加萊、PLCopen、三菱電機、德國倍福、羅克韋爾等公司的青睞。

　　在OPC UA技術中定義了標準的客戶端/服務器和發(fā)布/訂閱通信模型，這些模型適用于在不同組件和應用程序之間交換數(shù)據(jù)和調用服務。不過，因為實際上它只是定義了讀寫變量、調用方法和使用語義模型組織數(shù)據(jù)對象的標準方法，所以它并不僅限用于制造業(yè)。它還定義了標準的安全機制，以支持應用程序之間的信任關系和所有通信的加密。

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　　Prosys OPC：多平臺OPC UA解決方案

　　OPC UA標準協(xié)議的落地和應用通常需要定義和調用相關的現(xiàn)實變量，在不借助現(xiàn)有集成工具和匹配的庫的情況下，開發(fā)人員可能會浪費大量時間成本去理解分析協(xié)議本身，且最終構建連接的穩(wěn)定性與操作性可能得不到保障。

　　Prosys OPC是一個專注投入OPC UA相關軟件開發(fā)和咨詢服務的公司，提供有多款OPC UA的開發(fā)測試工具，協(xié)助客戶實現(xiàn)OPC UA協(xié)議的應用開發(fā)和協(xié)議落地工作。

　　Prosys Java OPC UA是一個可以使用Java語言來開發(fā)OPC UA接口和軟件的工具，該工具結合Java語言的特性，能夠兼容各種Windows、Linux操作系統(tǒng)，甚至使用安卓操作系統(tǒng)也可以應用自如。在硬件形式上可以同時兼容服務器、PC機、嵌入式iot設備甚至手機或者平板移動設備。

　　Prosys Java OPC UA開發(fā)包實現(xiàn)了高級編程語言和應用層協(xié)議之間的連接和溝通。配置人員可以使用標準的OPC UA模型，或者通過我們的OPC UA建模工具設計自己的OPC UA模型，并將其導入到SDK。Java OPC UA SDK通過內設Java代碼生成器的方法自動創(chuàng)建代碼，以此幫助配置人員提供和使用OPC UA 數(shù)據(jù)構建。Java代碼生成器會負責其余部分，并確保應用程序中最可靠的操作。Prosys OPC UA Java SDK支持所有運行JavaSE6(JRE1.6)，JavaSE7(JRE1.7)和JavaSE8(JRE1.8)的平臺。

　　Prosys OPC 的每個版本Java SDK均經(jīng)OPC基金會認證，符合OPC UA標準。OPC基金會的認證計劃目的在幫助基金會成員開發(fā)和提供高質量的產品，滿足規(guī)范的操作要求。所以使用通過認證 OPC UA SDK是使用OPC UA客戶端和服務器通信開發(fā)高級系統(tǒng)的可靠選擇。

　　為了提高工程效率，簡單的應用接口和OPC UA模型生成工具是必要的。除此之外，為了保證各個環(huán)節(jié)在工程開發(fā)過程中能夠使用同一界面同步實施，Prosys OPC還在OPC UA軟件開發(fā)包基礎上設計了更多開發(fā)和調試工具。例如，用于OPC UA Server仿真的OPC UA Simulation Server，用戶查看現(xiàn)場設備的OPC UA Browser、用于方便移動和可視化的OPC UA安卓客戶端等應用。

　　在工廠安裝和調試階段，Prosys OPC 也有相應的工具解決新老設備對接和部署的問題，其中包括用于Modbus轉OPC UA的Modbus Server，用于OPC DA轉換OPC UA的 UAGateway,在數(shù)據(jù)整合與邊緣計算技術原理的基礎上實現(xiàn)多到一聚合的工具——OPC UA Edge。

　　Prosys OPC為了方便快速部署現(xiàn)場的看板系統(tǒng)還提供了OPC UA Monitor軟件和數(shù)據(jù)記錄軟件OPC UA Historian。能夠通過簡單的點擊和配置，即可部署看板系統(tǒng)和OPC UA與數(shù)據(jù)庫的對接。

　　圖4 Prosys OPC Historian 軟件

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　　為設備和工廠繪制工業(yè)4.0路線圖

　　工業(yè)4.0是一個全球公認的技術概念，用于定義智能制造的實踐。工業(yè)4.0是德國政府推動的工業(yè)4.0平臺計劃的一部分。在這個平臺下其他組織如ZVEI、 NAMUR、DIN和VDMA致力于工業(yè)需求的技術規(guī)范定義，并將其列為自己和世界范圍的ISO和IEC標準。工業(yè)4.0參考架構模型(RAMI 4.0)作為通用指南，旨在幫助生產現(xiàn)場的自動化專家了解如何設計他們的生產流程，如何滿足未來的需求，并提供標準的解決方案，進而將來自不同供應商的傳感器、設備、機器和系統(tǒng)連接在一起。然而，在與這些新標準相匹配的產品面世之前，用戶仍要面對許多無法解決的難題。

　　所幸在2019年，KUKA、SAP、Beckhoff、Endress+Hauser、Hilscher、ifm和Multivac成立了一個新的開放合作組織——工業(yè)4.0開放聯(lián)盟，目的在于解決大部分用戶當前的現(xiàn)場需求。在三年的時間里，該組織成員數(shù)量擴張到近100個，Prosys OPC是最早加入工業(yè)4.0開放聯(lián)盟的活躍成員之一，旨在為設備和系統(tǒng)供應商提供最好的技術和通用標準所構建的通用協(xié)議。工業(yè)4.0開放聯(lián)盟起點是協(xié)調和連接不同供應商之間的機器和云服務的客觀需求，目的是實現(xiàn)允許共享使用的信息通信通道，而不再是單獨安裝和配置每個系統(tǒng)。否則，一個擁有數(shù)十甚至數(shù)百個供應商的工廠將成為維護人員的噩夢。

　　開放工業(yè)4.0定義了一個參考體系結構，為邊緣和云計算提供規(guī)范建議，以加固來自不同供應商的設備和機器之間的互通互聯(lián)。

　　二十年來，Prosys OPC除了提供OPC UA的完整軟件解決方案之外，一直幫助客戶從機器和設備中獲取相關數(shù)據(jù)，以便客戶更好地進行決策。同時，Prosys OPC積累操作技術(OT)和信息技術(IT)成功集成的經(jīng)驗。典型的案例覆蓋高級作業(yè)調度、材料和能源使用優(yōu)化、預測性維護和智能狀態(tài)監(jiān)控。目前，Prosys OPC看到越來越多的項目同時使用工業(yè)4.0中的重要概念實現(xiàn)仿真和數(shù)字孿生的應用。

　　圖5 工業(yè)4.0 構想圖

　　成熟的工業(yè)4.0遷移的一個關鍵點是通過使用遵循工業(yè)標準的信息模型來完成不同數(shù)據(jù)間的協(xié)調。使用信息模型進行數(shù)據(jù)協(xié)調的目的是減少工業(yè)4.0系統(tǒng)的集成工作。當跨生產單元的流程數(shù)據(jù)接口相似時，IT系統(tǒng)可以以統(tǒng)一的方式調用。當工廠中使用多個IT系統(tǒng)時，真正的好處就開始體現(xiàn)了。當一個解決方案被擴展到多個生產站點時，優(yōu)勢將呈指數(shù)級增長。

　　在Prosys OPC的工業(yè)4.0路線圖進程中，一切都從分析生產站點和公司IT基礎設施的當前功能開始。然后，在可負擔范圍內，繼續(xù)擴展生產安全、有效和可擴展的設置。在最后一步，Prosys OPC提出一個計劃，其中包含所需的硬件、軟件和服務，并且提供的文檔還包括估計價格和交付時間表。

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　　Prosys OPC 向未來的承諾

　　我們向您分享了我們對于OPC UA協(xié)議的基本概念、Prosys基于JAVA語言的OPC UA SDK開發(fā)包工具及對開放工業(yè)4.0的理解和想法。作為一家面向全球的自動化服務提供者、自動化協(xié)議與標準落地的先行者，我們時刻關心自動化產業(yè)最新的動態(tài)、結合過去所積累的深度經(jīng)驗，來為不同國家不同地區(qū)的更多需要幫助的客戶朋友提供成熟的產品與服務。

　　我們關注到了大中華地區(qū)日益增長與蓬勃的自動化產業(yè)市場及其蘊含的巨大潛力，我們也相信一個日益成熟的工業(yè)自動化產業(yè)鏈將會被構筑，在此過程中，我們樂于提供成熟的OPC UA協(xié)議開發(fā)的產品與服務，基于以上信念，我們歡迎各位伙伴、朋友前來了解、咨詢、使用并達成長期合作!