在工控領(lǐng)域，設(shè)備間識(shí)別與互聯(lián)是控制的關(guān)鍵，從業(yè)人員針對(duì)不同需求制定了許多通訊協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，OPC(OLE for Process Control)正是其中之一。

　　01

　　OPC UA：打通控制層和IT層數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)

　　OPC是一個(gè)用于控制對(duì)象鏈接與嵌入的通信協(xié)議，基于微軟公司的OLE技術(shù)為運(yùn)行在Windows的應(yīng)用程序和現(xiàn)場(chǎng)過程控制應(yīng)用提供數(shù)據(jù)互通功能。經(jīng)過長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)——OPC Unified Architecture(OPC統(tǒng)一架構(gòu))。

　　OPC統(tǒng)一架構(gòu)(OPC UA，IEC 62541)是一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，OPC UA作為OPC基金會(huì)提供的新一代技術(shù)，提供安全、可靠并獨(dú)立于廠商的數(shù)據(jù)傳輸，跨越制造層級(jí)、生產(chǎn)計(jì)劃層級(jí)和ERP層級(jí)，成為打通隔離的控制層工業(yè)自動(dòng)化數(shù)據(jù)和IT層數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)，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(jī)、德國(guó)倍福、羅克韋爾等公司的青睞。

　　在OPC UA技術(shù)中定義了標(biāo)準(zhǔn)的客戶端/服務(wù)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(yīng)用程序之間交換數(shù)據(jù)和調(diào)用服務(wù)。不過，因?yàn)閷?shí)際上它只是定義了讀寫變量、調(diào)用方法和使用語義模型組織數(shù)據(jù)對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)方法，所以它并不僅限用于制造業(yè)。它還定義了標(biāo)準(zhǔn)的安全機(jī)制，以支持應(yīng)用程序之間的信任關(guān)系和所有通信的加密。

　　02

　　Prosys OPC：多平臺(tái)OPC UA解決方案

　　OPC UA標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的落地和應(yīng)用通常需要定義和調(diào)用相關(guān)的現(xiàn)實(shí)變量，在不借助現(xiàn)有集成工具和匹配的庫(kù)的情況下，開發(fā)人員可能會(huì)浪費(fèi)大量時(shí)間成本去理解分析協(xié)議本身，且最終構(gòu)建連接的穩(wěn)定性與操作性可能得不到保障。

　　Prosys OPC是一個(gè)專注投入OPC UA相關(guān)軟件開發(fā)和咨詢服務(wù)的公司，提供有多款OPC UA的開發(fā)測(cè)試工具，協(xié)助客戶實(shí)現(xiàn)OPC UA協(xié)議的應(yīng)用開發(fā)和協(xié)議落地工作。

　　Prosys Java OPC UA是一個(gè)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(jié)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(yīng)用自如。在硬件形式上可以同時(shí)兼容服務(wù)器、PC機(jī)、嵌入式iot設(shè)備甚至手機(jī)或者平板移動(dòng)設(shè)備。

　　Prosys Java OPC UA開發(fā)包實(shí)現(xiàn)了高級(jí)編程語言和應(yīng)用層協(xié)議之間的連接和溝通。配置人員可以使用標(biāo)準(zhǔn)的OPC UA模型，或者通過我們的OPC UA建模工具設(shè)計(jì)自己的OPC UA模型，并將其導(dǎo)入到SDK。Java OPC UA SDK通過內(nèi)設(shè)Java代碼生成器的方法自動(dòng)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(gòu)建。Java代碼生成器會(huì)負(fù)責(zé)其余部分，并確保應(yīng)用程序中最可靠的操作。Prosys OPC UA Java SDK支持所有運(yùn)行JavaSE6(JRE1.6)，JavaSE7(JRE1.7)和JavaSE8(JRE1.8)的平臺(tái)。

　　Prosys OPC 的每個(gè)版本Java SDK均經(jīng)OPC基金會(huì)認(rèn)證，符合OPC UA標(biāo)準(zhǔn)。OPC基金會(huì)的認(rèn)證計(jì)劃目的在幫助基金會(huì)成員開發(fā)和提供高質(zhì)量的產(chǎn)品，滿足規(guī)范的操作要求。所以使用通過認(rèn)證 OPC UA SDK是使用OPC UA客戶端和服務(wù)器通信開發(fā)高級(jí)系統(tǒng)的可靠選擇。

　　為了提高工程效率，簡(jiǎn)單的應(yīng)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(gè)環(huán)節(jié)在工程開發(fā)過程中能夠使用同一界面同步實(shí)施，Prosys OPC還在OPC UA軟件開發(fā)包基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了更多開發(fā)和調(diào)試工具。例如，用于OPC UA Server仿真的OPC UA Simulation Server，用戶查看現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的OPC UA Browser、用于方便移動(dòng)和可視化的OPC UA安卓客戶端等應(yīng)用。

　　在工廠安裝和調(diào)試階段，Prosys OPC 也有相應(yīng)的工具解決新老設(shè)備對(duì)接和部署的問題，其中包括用于Modbus轉(zhuǎn)OPC UA的Modbus Server，用于OPC DA轉(zhuǎn)換OPC UA的 UAGateway,在數(shù)據(jù)整合與邊緣計(jì)算技術(shù)原理的基礎(chǔ)上實(shí)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(chǎng)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(jiǎn)單的點(diǎn)擊和配置，即可部署看板系統(tǒng)和OPC UA與數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)接。

　　圖4 Prosys OPC Historian 軟件

　　03

　　為設(shè)備和工廠繪制工業(yè)4.0路線圖

　　工業(yè)4.0是一個(gè)全球公認(rèn)的技術(shù)概念，用于定義智能制造的實(shí)踐。工業(yè)4.0是德國(guó)政府推動(dòng)的工業(yè)4.0平臺(tái)計(jì)劃的一部分。在這個(gè)平臺(tái)下其他組織如ZVEI、 NAMUR、DIN和VDMA致力于工業(yè)需求的技術(shù)規(guī)范定義，并將其列為自己和世界范圍的ISO和IEC標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型(RAMI 4.0)作為通用指南，旨在幫助生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化專家了解如何設(shè)計(jì)他們的生產(chǎn)流程，如何滿足未來的需求，并提供標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，進(jìn)而將來自不同供應(yīng)商的傳感器、設(shè)備、機(jī)器和系統(tǒng)連接在一起。然而，在與這些新標(biāo)準(zhǔn)相匹配的產(chǎn)品面世之前，用戶仍要面對(duì)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(gè)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(dāng)前的現(xiàn)場(chǎng)需求。在三年的時(shí)間里，該組織成員數(shù)量擴(kuò)張到近100個(gè)，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(shè)備和系統(tǒng)供應(yīng)商提供最好的技術(shù)和通用標(biāo)準(zhǔn)所構(gòu)建的通用協(xié)議。工業(yè)4.0開放聯(lián)盟起點(diǎn)是協(xié)調(diào)和連接不同供應(yīng)商之間的機(jī)器和云服務(wù)的客觀需求，目的是實(shí)現(xiàn)允許共享使用的信息通信通道，而不再是單獨(dú)安裝和配置每個(gè)系統(tǒng)。否則，一個(gè)擁有數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)供應(yīng)商的工廠將成為維護(hù)人員的噩夢(mèng)。

　　開放工業(yè)4.0定義了一個(gè)參考體系結(jié)構(gòu)，為邊緣和云計(jì)算提供規(guī)范建議，以加固來自不同供應(yīng)商的設(shè)備和機(jī)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(jī)器和設(shè)備中獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，以便客戶更好地進(jìn)行決策。同時(shí)，Prosys OPC積累操作技術(shù)(OT)和信息技術(shù)(IT)成功集成的經(jīng)驗(yàn)。典型的案例覆蓋高級(jí)作業(yè)調(diào)度、材料和能源使用優(yōu)化、預(yù)測(cè)性維護(hù)和智能狀態(tài)監(jiān)控。目前，Prosys OPC看到越來越多的項(xiàng)目同時(shí)使用工業(yè)4.0中的重要概念實(shí)現(xiàn)仿真和數(shù)字孿生的應(yīng)用。

　　圖5 工業(yè)4.0 構(gòu)想圖

　　成熟的工業(yè)4.0遷移的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是通過使用遵循工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的信息模型來完成不同數(shù)據(jù)間的協(xié)調(diào)。使用信息模型進(jìn)行數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)的目的是減少工業(yè)4.0系統(tǒng)的集成工作。當(dāng)跨生產(chǎn)單元的流程數(shù)據(jù)接口相似時(shí)，IT系統(tǒng)可以以統(tǒng)一的方式調(diào)用。當(dāng)工廠中使用多個(gè)IT系統(tǒng)時(shí)，真正的好處就開始體現(xiàn)了。當(dāng)一個(gè)解決方案被擴(kuò)展到多個(gè)生產(chǎn)站點(diǎn)時(shí)，優(yōu)勢(shì)將呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

　　在Prosys OPC的工業(yè)4.0路線圖進(jìn)程中，一切都從分析生產(chǎn)站點(diǎn)和公司IT基礎(chǔ)設(shè)施的當(dāng)前功能開始。然后，在可負(fù)擔(dān)范圍內(nèi)，繼續(xù)擴(kuò)展生產(chǎn)安全、有效和可擴(kuò)展的設(shè)置。在最后一步，Prosys OPC提出一個(gè)計(jì)劃，其中包含所需的硬件、軟件和服務(wù)，并且提供的文檔還包括估計(jì)價(jià)格和交付時(shí)間表。

　　04

　　Prosys OPC 向未來的承諾

　　我們向您分享了我們對(duì)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(duì)開放工業(yè)4.0的理解和想法。作為一家面向全球的自動(dòng)化服務(wù)提供者、自動(dòng)化協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)落地的先行者，我們時(shí)刻關(guān)心自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)最新的動(dòng)態(tài)、結(jié)合過去所積累的深度經(jīng)驗(yàn)，來為不同國(guó)家不同地區(qū)的更多需要幫助的客戶朋友提供成熟的產(chǎn)品與服務(wù)。

　　我們關(guān)注到了大中華地區(qū)日益增長(zhǎng)與蓬勃的自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)及其蘊(yùn)含的巨大潛力，我們也相信一個(gè)日益成熟的工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)鏈將會(huì)被構(gòu)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(chǎn)品與服務(wù)，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(dá)成長(zhǎng)期合作!