【OPC UA特刊】第二期：“連接、傳達(dá)、安全”，實(shí)現(xiàn)工業(yè)IoT和工廠(chǎng)互連

OPC UA 是為了在工業(yè)自動(dòng)化等行業(yè)安全可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而制定的開(kāi)放式國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，上期為大家?guī)?lái)【OPC UA 特刊】第一期，介紹了歐姆龍自 OPC 起步以來(lái)，不斷為其普及作出貢獻(xiàn)。本期介紹 OPC UA 3 大特點(diǎn)，助力實(shí)現(xiàn)工業(yè) IoT 和互連的工廠(chǎng)。

特點(diǎn) 1：連接

距今約 30 年前的 1990 年左右，用于工業(yè)的開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)用以太網(wǎng)出現(xiàn)，“互連性”獲得了大幅提升。

接下來(lái)，OPC 又將目標(biāo)瞄準(zhǔn)了“傳達(dá)”，目的是提高后續(xù)的狀態(tài)，也就是“互動(dòng)性（互操作性）”。OPC UA（OPC Unified Architecture）發(fā)布于 2006 年，近幾年來(lái)普及勢(shì)頭迅猛。成為了能夠提供“傳達(dá)”價(jià)值的工業(yè)互用性標(biāo)準(zhǔn)。

除了跨越制造商和設(shè)備的障礙連接并交換數(shù)據(jù)外，通過(guò)使機(jī)器和應(yīng)用相互傳達(dá)具有含義的信息，可以構(gòu)建效率更高的裝置和生產(chǎn)系統(tǒng)，還能讓進(jìn)行改善的工程師，以及希望提高生產(chǎn)效率和經(jīng)營(yíng)效率的管理層，都能利用裝置和制造現(xiàn)場(chǎng)的“有價(jià)值的信息”。

特點(diǎn) 2：傳達(dá)

即使實(shí)現(xiàn)了“連接”，能夠交換數(shù)據(jù)，不明白其含義也無(wú)法加以利用。

在過(guò)去，交換數(shù)據(jù)的人員需要對(duì)其含義有默認(rèn)的共識(shí)。

為了實(shí)現(xiàn)多家供應(yīng)商之間的信息聯(lián)動(dòng)，OPC UA 提供統(tǒng)一的建模功能“信息模型”，用來(lái)表示信息和功能。信息模型將要交換的信息分門(mén)別類(lèi)并賦予其含義，像模板一樣，作為整體、模塊來(lái)表示。

例如，符合 PLC 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC61131-3（PLCopen）的控制器可以用結(jié)構(gòu)體變量來(lái)表示。

結(jié)構(gòu)體的名稱(chēng)是要作為模板的模塊的名稱(chēng)，模塊處理的數(shù)據(jù)通過(guò)結(jié)構(gòu)體的成員名稱(chēng)、數(shù)據(jù)類(lèi)型來(lái)表示。下圖是處理光電傳感器數(shù)據(jù)的示例。

然后，實(shí)際數(shù)據(jù)會(huì)指定結(jié)構(gòu)體變量名稱(chēng)和成員名稱(chēng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這樣可以輕松地傳達(dá)信息的結(jié)構(gòu)和含義，利用信息也變得簡(jiǎn)單多了。還有助于信息和接口的標(biāo)準(zhǔn)化。

特點(diǎn) 3：安全

OPC UA 之所以成為 Industrie4.0 推薦的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，能夠安全進(jìn)行連接、數(shù)據(jù)傳輸也是理由之一。

為了實(shí)現(xiàn) IoT 化，需要在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的 FA 系統(tǒng)與上位 IT 系統(tǒng)進(jìn)行連接、通過(guò)遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)行維護(hù)、利用互聯(lián)網(wǎng)等方面確保安全。OPC UA 采用互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)使用的安全技術(shù)，滿(mǎn)足了完整性、機(jī)密性、可用性等三大安全需求。實(shí)現(xiàn)了使用數(shù)字簽名的數(shù)據(jù)確認(rèn)和嚴(yán)密的消息加密，使 FA 與 IT 安全互連。

歐姆龍也努力推動(dòng)著連接 FA 與 IT 的工業(yè) IoT（IIoT）標(biāo)準(zhǔn)的普及。歐姆龍為 NX102-□□□□/NJ501-1□00 標(biāo)準(zhǔn)配備了 OPC UA 服務(wù)器功能。

傳統(tǒng)的 PLC 需要使用網(wǎng)關(guān) PC 連接上位系統(tǒng)，必須注冊(cè)變量并分配存儲(chǔ)器。而歐姆龍支持 OPC UA 的 CPU 單元無(wú)需 PC，只需選擇變量簡(jiǎn)單進(jìn)行設(shè)定，即可直接連接上位 IT 系統(tǒng)。

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照片為示意圖，并非實(shí)際應(yīng)用。此處介紹的系統(tǒng)構(gòu)成為參考示例。Sysmac 為歐姆龍株式會(huì)社在日本和其它國(guó)家用于歐姆龍工廠(chǎng)自動(dòng)化產(chǎn)品的商標(biāo)或注冊(cè)商標(biāo)。EtherCAT 是德國(guó) Beckhoff Automation GmbH 的注冊(cè)商標(biāo)和專(zhuān)利技術(shù)，由該公司授權(quán)使用。Safety over EtherCAT 是德國(guó) Beckhoff Automation GmbH 的注冊(cè)商標(biāo)和專(zhuān)利技術(shù)，由該公司授權(quán)使用。EtherNet/IP、CIP Safety CompoNet 及 DeviceNet 是 ODVA 的商標(biāo)。OPC、OPC UA 是 OPC Foundation 的商標(biāo)。所引用的其他公司名稱(chēng)和產(chǎn)品名稱(chēng)等均為各公司的注冊(cè)商標(biāo)或商標(biāo)。