OPC与OPC UA说明

什么是OPC协议？

OPC（OLE for Process Control）

为了便于自动化行业不同厂家的设备和应用程序能相互交换数据，定义了一个统一的接口函数，就是OPC协议规范。有了OPC就可以使用统一的方式去访问不同设备厂商的产品数据。

OPC数据访问是一组客户端 - 服务器标准，提供从PLC等数据采集设备到显示和接口设备（如人机界面（HMI），SCADA系统以及ERP）的实时数据通信规范。MES系统。规范侧重于数据的连续通信。

OPC数据访问规范也称为OPC DA。OPC DA仅处理实时数据而非历史数据（对于需要使用OPC历史数据访问或OPC HDA的历史数据）或事件（对于需要使用OPC报警和事件或OPC AE的报警和事件） 。

OPC DA数据有三个属性。一个值，价值的质量和一个时间戳。

OPC DA规范声明必须将这三个属性返回给发出请求的OPC客户端。因此，例如，如果数据源无法提供时间戳，则OPC DA服务器必须创建时间戳。

OPC Classic规范基于Microsoft COM技术并定义了C/C ++ 接口。还定义了一个标准的自动化 包装器接口，用于从Visual Basic，Delphi和其他支持自动化的语言进行访问。一些供应商提供.NET工具包，以便在.NET应用程序中访问OPC接口。

较新的OPC .NET（OPC Xi）规范基于WCF（Windows Communication Foundation），并定义了具有OPC Classic规范OPC DA，OPC HDA和OPC AE（警报和事件）功能的.NET接口。

最新的OPC统一架构允许相同的功能，但提供平台独立性和可选的复杂信息建模功能。

什么是OPC UA?

OPC统一架构（OPC UA）是OPC Foundation开发的用于工业自动化的机器通信协议。区别特征是：

专注于与工业设备和系统进行通信，以进行数据收集和控制

开放- 根据GPL 2.0许可免费提供和实施[1]

跨平台- 不依赖于一种操作系统或编程语言

面向服务的体系结构（SOA）

固有的复杂性 - 规范包含14个文档中的1250页

强大的安全性

集成信息模型，它是信息集成所必需的基础结构的基础，供应商和组织可以将其复杂数据建模到OPC UA名称空间，以利用丰富的面向服务的OPC UA体系结构。目前与OPC基金会有超过35个合作。主要行业包括制药，石油和天然气，楼宇自动化，工业机器人，安全，制造和过程控制。

历史

虽然OPC UA由同一组织开发，但与其前身开放平台通信（OPC）有很大不同。基金会OPC UA的目标是提供原始OPC通信模型（即Microsoft Windows-only流程交换COM /DCOM）的前进路径，以更好地满足工业自动化的新兴需求。[2]

经过三年多的规范工作和另一年的原型实施，统一架构的第一个版本于2006年发布。

该规范的当前版本是1.04（2017年11月22日[3]）。除了客户端/服务器通信基础设施之外，新版本的OPC UA现在还添加了发布/订阅。

创新

尽管对COM /DCOM的原始绑定帮助OPC很好地分发，但它有几个缺点：

DCOM经常出现配置问题;

没有可配置的超时;

仅限Microsoft Windows;

安全性较低;

无法控制DCOM（COM / DCOM是一种黑盒子，开发人员无法访问源，因此必须处理错误或不充分的实现）。

这些缺点以及许多其他考虑因素推动了为OPC UA开发新的独立堆栈的决定，它取代了COM / DCOM。该通信栈的主要特征是：

多平台实现，包括可移植的ANSI C，Java和.NET实现;

可扩展性：从智能传感器和智能执行器到大型机;

多线程，以及单线程/单任务操作 - 将堆栈移植到嵌入式设备所必需的;

安全性，基于新标准;

每项服务的可配置超时;

大数据报的分块。

这种通信堆栈反映了各种创新的开始。OPC UA体系结构是面向服务的体系结构（SOA），基于不同的逻辑级别。

OPC Base Services是抽象方法描述，它们与协议无关，并为OPC UA功能提供基础。传输层将这些方法放入协议中，这意味着它将数据序列化/反序列化并通过网络传输。为此目的指定了两个协议。一种是二进制TCP协议，针对高性能进行了优化，第二种是面向Web服务的。

OPC信息模型是基于节点的所谓全网状网络。这些节点可以包括任何类型的元信息，并且类似于面向对象编程（OOP）的对象。节点可以具有读取访问权限（DA，HDA），可以调用的方法（命令）以及可以传输的触发事件（AE，DataAccess，DataChange）。节点保存过程数据以及所有其他类型的元数据。OPC名称空间包含类型模型。

客户端软件可以验证服务器支持的配置文件。如果服务器仅支持DA功能或另外支持AE，HDA等，则这对于获取信息是必要的。此外，可以获得关于服务器是否支持给定简档的信息。OPC UA的新功能和重要功能包括：

冗余支持

双向连接的心跳（指示另一端是否“活着”）。这意味着服务器和客户端都可以识别中断。

缓冲数据和传输数据的确认。丢失的连接不再导致数据丢失。可以重新获取丢失的数据报。

在2006年10月于慕尼黑举行的OPC UA DevCon上，第一批原型机现场展出。各种UA服务器已在Beckhoff 可编程逻辑控制器和欧洲的嵌入式测试板上展示。Beckhoff PLC基于Windows XP Embedded，嵌入式控制器基于实时操作系统Euros。嵌入式实验室有限公司在具有64kBRAM的单芯片ARM微控制器上演示了基于自己的C ++ UA堆栈的OPC-UA服务器。2012年10月，德国Fraunhofer应用中心IOSB-INA和工业信息技术研究所（inIT）表明，OPC-UA服务器可扩展至15 kB RAM和10 kB ROM，因此可用于芯片级。

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