OPC技术为工业自动化数据交换提供了一种解决方案,它是由硬件供应商、软件开发者、终端用户共同制定的一整套规范。随着我国智能制造的推广和深入,设备互联为大势所趋。OPC技术作为一种设备互联技术,有着广泛的应用前景。今天这篇文章,就和大家聊聊OPC技术的前世今生。
在OPC技术产生之前,自动化现场的设备互联没有统一的标准。不同的硬件和软件厂商都制定了一套自己的标准。
由于标准不统一,就造成了软件与硬件之间、设备与设备之间的通信程序代码不能重复利用,必须为不同的设备开发不同的通信程序。
例如下面这张图:

PC软件包、PLC程序及DCS程序要访问三种不同设备,必须分别为每一种设备编写一套程序代码。
通信标准的不统一,使得软件/硬件供应商花费了大量的时间和金钱来开发和维护基于各种不同通信协议的代码,造成成本的大幅上升。大家迫切希望有一个统一的通信标准,提供一种即插即用的软件接口,能够实现不同设备之间、软件和硬件之间的互通互联。
OPC技术就是基于这样的背景而诞生的。OPC技术的发展经历了经典OPC和OPC UA两个阶段。
经典OPC(OPC Classic )
经典OPC是OPC技术的早期阶段,名称中的“OPC”是英文“OLE for Process Control”的缩写,中文翻译为“过程控制的OLE”。
这里的“OLE”,是英文“Object Linking and Embedding”的缩写,中文翻译为“对象连接与嵌入”。OLE技术是基于微软公司的COM/DCOM技术,因此经典OPC本质上也是基于COM/DCOM的过程控制技术。
经典OPC提供了一整套过程控制中数据交换的软件标准和接口,包括:
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OPC数据访问接口(OPC Data Access、OPC DA);
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OPC 警与事件接口(OPC Alarms & Events、OPC AE);
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OPC历史数据访问接口(OPC Historical Data Access、OPC HDA)
OPC数据访问接口定义了数据交换的规范,包括:过程值、更新时间、数据品质等信息。
OPC 警与事件接口定义了 警、事件消息、变量的状态及如何管理。
OPC历史数据访问接口定义了访问及分析历史数据的方法。
根据在过程控制中扮演角色的不同,经典OPC软件可以分为
下面这张图是经典OPC软件工作的示意图:

可以看出,OPC Sever软件在整个系统中处于中介地位,它一方面联系现场设备与PLC,另一方面与OPC客户端软件保持联系。
1、功能对等性
OPC UA实现了经典OPC的所有功能,并增加或增强了以下功能:
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发现:可以在本地PC和/或 络上查找可用的OPC Sever;
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地址空间:所有数据都是分层表示的(例如文件和文件夹),允许OPC客户端发现、利用简单和复杂的数据结构;
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按需:基于访问权限读取和写入数据/信息;
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订阅:监视数据/信息,并且当值变化超出客户端的设定时 告异常;
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事件:基于客户端的设定通知重要信息;
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方法:客户端可以基于在服务器上定义的方法来执行程序等;
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2、平台独立性
OPC统一架构(OPC UA)是跨平台的,不依赖于硬件或者软件操作系统;可以运行在PC、PLC、云服务器、微控制器等不同的硬件下,支持Windows、Linux、Apple OS、Android等操作系统;
3、安全性
OPC UA支持会话加密、信息签名等安全技术,每个UA的客户端和服务器都要通过OpenSSL证书标识,具有用户身份验证,审计跟踪等安全功能。
4、可扩展性
OPC UA的多层架构提供了一个“面向未来”的框架。诸如新的传输协议、安全算法、编码标准或应用服务等创新技术和方法可以并入OPC UA,同时保持现有产品的兼容性。
5、综合信息建模
OPC UA信息建模框架可以将数据转换为信息。通过完全的面向对象技术,即使非常复杂多层次结构也可以被建模和扩展。
由于OPC UA技术的发展,OPC已经变成“开发平台通信(Open Platform Communications)”的缩写。
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