工業4.0通訊協議OPC UA關鍵知識點

1.什麼是OPC UA？

OPCUA基於OPC基金會提供的新一代技術，提供安全，可靠和獨立於廠商的，實現原始數據和預處理的信息從製造層級到生產計劃或ERP層級的傳輸。通過OPCUA ，所有需要的信息在任何時間，任何地點對每個授權的應用，每個授權的人員都可用。這種功能獨立於製造廠商的原始應用，編程語言和操作系統。 OPC UA是目前已經使用的OPC工業標準的補充，提供重要的一些特性，包括如平台獨立性，擴展性，高可靠性和連接互聯網的能力。 OPCUA不再依靠DCOM，而是基於面向服務的架構(SOA),OPC UA的使用更簡便。現在，OPCUA已經成為獨立於微軟,UNIX或其他的操作系統企業層和嵌入式自動組建之間的橋樑。

2.OPC UA的優勢有哪一些？

• 與平台無關，可在任何操作系統上運行

• 為未來的先進系統做好準備，與保留系統繼續兼容

• 配置和維護更加方便

• 基於服務的技術

• 可見性增加

• 通信範圍更廣

• 通信性能提高

3.OPC UA的主要特點是什麼？

1）訪問統一性

OPC UA有效地將現有的OPC規範 （DA、A&E、HDA、命令、複雜數據和對象類型） 集成進來，成為現在的新的OPCUA規範。 OPC UA提供了一致、完整的地址空間和服務模型，解決了過去同一系統的信息不能以統一方式被訪問的問題。

2）通信性能

OPC UA 規範可以通過任何單一埠 （經管理員開放后）進行通信。這讓穿越防火牆不再是OPC通信的路障，並且為提高傳輸性能，OPCUA消息的編碼格式可以是XML文本格式或二進位格式，也可使用多種傳輸協議進行傳輸，比如：TCP和通過HTTP的網路服務。

3）可靠性、冗餘性

OPC UA的開發含有高度可靠性和冗餘性的設計。可調試的逾時設置，錯誤發現和自動糾正等新特徵， 都使得符合OPCUA規範的軟體產品可以很自如地處理通信錯誤和失敗。 OPCUA的標準冗餘模型也使得來自不同廠商的軟體應用可以同時被採納並彼此兼容。

4）標準安全模型

OPC UA 訪問規範明確提出了標準安全模型， 每個OPC UA應用都必須執行OPC UA安全協議，這在提高互通性的同時降低了維護和額外配置費用。 用於OPC UA應用程序之間傳遞消息的底層通信技術提供了加密功能和標記技術，保證了消息的完整性，也防止信息的泄漏。

5）平台無關

OPCUA軟體的開發不再依靠和局限於任何特定的操作平台。過去只局限於Windows平台的OPC技術拓展到了Linux、Unix、Mac等各種其它平台。基於Internet的WebService服務架構 (SOA) 和非常靈活的數據交換系統， OPCUA的發展不僅立足於現在，更加面向未來。

4.OPC UA 伺服器體系結構？

OPC UA 伺服器體系結構中主要包括真實對象、OPC UA伺服器應用程序、OPC UA地址空間、公布/預定實體、OPC UA伺服器服務API、OPCUA通信棧，其中真實對象包括物理對象和軟體對象。

5.OPC UA伺服器的鏈接機制？

一個伺服器可作為一個客戶與另一個伺服器進行交互：

由此，通過OPC UA 伺服器，企業容易實現現場層到企業層的數據訪問。

6.OPC UA 伺服器與現有OPC 伺服器比較如何？

1) 可互操作性:集成了現有OPC 各自獨立的API，增強了可互操作性。

2) 開放性:增加了對Linux/Unix 等其他非微軟平台的支持。

3) 安全性:增加了伺服器的鑒別與授權、消息的簽名與加密，提高了安全性能。

4) 集成能力:伺服器間的鏈接機制使得更容易實現現場層到管理層的集成，諸如實現MES，ERP系統，更適合作為系統的集成工具。

5) 可靠性:利用冗餘技術、消息序列號、生存保持期等方法，提高了可靠性。

7.OPC UA 適用場合有哪些？

OPC UA規範為獨立於平台的通訊和信息技術創造了基礎。UA技術具有可升級性、網路兼容性、獨立於平台和安全性等特點。因此，它可廣泛應用於控制系統、MES（製造執行系統） 以及ERP（企業資源計劃系統）。

8.OPC UA 對象模型？

現有OPC API 定義的對象是相互分離獨立的，OPC UA 通過OPC UA對象模型，實現了對各個對象服務的集成。對象模型是通過對象的變數、方法、事件及其相關的服務來表現對象的。

變數：現有OPC DA API

方法：現有OPC Commands API

事件：現有OPC A&E API

變數表示對象的數據屬性，它可以是簡單值或構造值。變數有值特性、質量特性和時間戳特性。值特性表示變數的值，質量特性表示生成的變數值的可信度，時間戳特性表示變數值的生成時間。

方法是被客戶調用執行的操作。它分為狀態的和無狀態的。無狀態是指方法一旦被調用，必須執行到結束，而狀態指方法在調用后可以暫停，重新執行或者中止。

事件表示發生了系統認為的重要事情，而其中表現異常情況的事件被稱為報警。

通過對象模型實現了數據、報警、事件以及歷史數據集成到一個單獨的OPC UA 伺服器中。例如，OPC UA伺服器把一個溫度傳送器視為一個對象，它由一個溫度值，一組警報參數和相關的警報界限組成。

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