OPC UA

OPC統(tǒng)一架構(gòu)（OPC Unified Architecture）是OPC基金會（OPC Foundation）創(chuàng)建的新技術(shù),，更加安全,、可靠、中性（與供應(yīng)商無關(guān)）,，為制造現(xiàn)場到生產(chǎn)計劃或企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)傳輸原始數(shù)據(jù)和預(yù)處理信息,。
使用OPC UA技術(shù),，所有需要的信息可隨時隨地到達(dá)每個授權(quán)應(yīng)用和每個授權(quán)人員,。

OPC UA 獨立于制造商,，應(yīng)用可以用他通信，開發(fā)者可以用不同編程語言對他開發(fā),，不同的操作系統(tǒng)上可以對他支持,。
OPC UA 彌補了已有 OPC 的不足，增加了諸如平臺獨立,、可伸縮性,、高可用性和因特網(wǎng)服務(wù)等重要特性,。

OPC UA 不再基于分布式組件對象模型（DCOM）,，而是以面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）為基礎(chǔ)。
OPC UA 因此可以連接更多的設(shè)備,。

今天,，OPC UA 已經(jīng)成為連接企業(yè)級計算機與嵌入式自動化組件的橋梁 - 獨立于微軟、 UNIX 或其他操作系統(tǒng),。

1組件對象模型(COM)/分布式組件對象模型(DCOM)的終止

傳統(tǒng)OPC應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)交換是基于微軟的組件對象模型(COM)技術(shù),。
因為視窗(Windows)操作系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，同時也促進(jìn)了視窗計算機在自動化中的使用,，所以COM技術(shù)也為OPC技術(shù)的廣泛使用創(chuàng)造了條件,。
在2002年初，微軟發(fā)布了新的.NET框架并且宣布COM技術(shù)的停止研發(fā)。
雖然這不意味著將來的視窗操作系統(tǒng)不支持COM,，但作為停止的結(jié)果,，傳統(tǒng)OPC的基礎(chǔ)技術(shù)已經(jīng)不再發(fā)展，或早或晚要被淘汰,，所以要尋求新的替換方案,。

2COM 的局限

上世紀(jì)90年代，隨著視窗計算機的普及,，微軟COM/DCOM技術(shù)引入的一組特性,，得到了家庭計算機用戶和工業(yè)自動化用戶的高度欣賞。
這些特性包括了拷貝與粘貼,，拖拽與投放,，鏈接與嵌入。
DCOM還提供了完整的通信基礎(chǔ)架構(gòu),，并帶有必要的安全機制,，諸如授權(quán)、鑒權(quán)和加密,。

DCOM安全機制能夠?qū)崿F(xiàn)計算機對數(shù)據(jù)和程序的遠(yuǎn)程訪問,。
但DCOM安全機制同時也對安裝工程師、系統(tǒng)集成商和開發(fā)者管理項目提出了挑戰(zhàn),，其中包括了跨越PC的OPC通信,。
正確地設(shè)置DCOM安全功能是非常困難的任務(wù)，需要很多專業(yè)的知識,。
作為結(jié)果,，安裝工程師和系統(tǒng)集成商會例行公事地選擇快速流程，在所有連網(wǎng)的OPC計算機采取寬松的訪問授權(quán),，造成大多數(shù)保護不起作用且允許非授權(quán)遠(yuǎn)程訪問,。

這種做法與信息技術(shù)(IT)安全的要求相違背。
在長期運行時,，可能會有粗心大意者或者蓄意破壞的人造成損害的危險,。
DCOM安全設(shè)置常常需要一種特別才能，而配置OPC通信功能則非常容易,。

3OPC 通信穿過防火墻

在自動化行業(yè),，很早就認(rèn)識到OPC通信需要跨越計算機邊界的必要性，這是另一個DCOM限制傳統(tǒng)OPC通信的地方,。
DCOM需要多個端口,，如鑒權(quán)、傳輸數(shù)據(jù)和一系列服務(wù)建立一個連接,。

所以,，在防火墻中不得不打開很多端口,，才能讓DCOM通信穿過他。
在防火墻上每打開一個端口都是一個安全隱患,，為黑客攻擊提供一種潛在可能,。
OPC UA中的隧道技術(shù)是一種被廣泛接受的策略，解決了傳統(tǒng)OPC產(chǎn)品中DCOM限制的問題,。

4在非視窗平臺使用OPC

在工業(yè)應(yīng)用中,，幾乎“無所不在”的微軟平臺，把DCOM 作為操作系統(tǒng)的一個組件是傳統(tǒng)OPC能被快速接受的一個重要因素,。
但是同時,，OPC的集成概念在使用其他操作系統(tǒng)時就不靈光了，因為他們不支持DCOM,。
比如在IT行業(yè),，常常使用Unix或者Linux系統(tǒng)就是這種情況。

自動化也是這樣,，有的應(yīng)用領(lǐng)域明確拒絕使用視窗操作系統(tǒng),。
嵌入式設(shè)備領(lǐng)域是另一個視窗很難(除了視窗CE或者嵌入XP)涉及的領(lǐng)域。
這里,，復(fù)雜的應(yīng)用直接嵌入到現(xiàn)場設(shè)備,、PLC、操作屏和其他設(shè)備之中,。
他們運行VxWorks,、QNX、嵌入式Linux,、RTOS或者其他嵌入式操作系統(tǒng)而沒有DCOM,。
在這些領(lǐng)域里使用OPC 的集成概念注定要失敗，因為OPC需要DCOM作為技術(shù)基礎(chǔ),，而這個基礎(chǔ)在嵌入式系統(tǒng)中正好缺失,。

5通過Web服務(wù)實現(xiàn)跨平臺的OPC通信

隨著在2003年OPC XML-DA規(guī)范的發(fā)布，OPC基金會第一次展示了一種獨立于視窗平臺的方式和克服DCOM限制的方法,。
今天,，很多OPC XML-DA產(chǎn)品演示了基于Web服務(wù)的OPC技術(shù)。

但是XML-DA 通信的數(shù)據(jù)吞吐量還是比不上DCOM,，通信速度要慢5到7倍,。
這個速度對于很多自動化的要求而言是太慢了,。
基于Web服務(wù)的OPC通信功能還是有用的,，因為實現(xiàn)了跨越操作系統(tǒng)的能力，但還要進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸性能,。

6統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型

迄今為止,，傳統(tǒng)的OPC技術(shù)已有3種不同的OPC服務(wù)器 – 數(shù)據(jù)訪問服務(wù)器、報警與事件服務(wù)器和歷史數(shù)據(jù)訪問服務(wù)器。
如果用戶需要獲取一個溫度傳感器的當(dāng)前值,，一個溫度超過限定值的事件和一個溫度的歷史平均值,，那么他必須發(fā)送3個請求，訪問3個服務(wù)器,。

用戶訪問過程數(shù)據(jù),、事件和歷史數(shù)據(jù)用不同的方法要花費很多的時間。
所以,，統(tǒng)一這3種對象模型可以使這樣的事情變得非常簡單,，不僅對OPC產(chǎn)品的供應(yīng)商有利，也對系統(tǒng)集成商和用戶有利,。

7支持復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

OPC的一個主要應(yīng)用是對串行通信或者現(xiàn)場總線聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的操作和監(jiān)視,。
為了配置設(shè)備，OPC客戶機需要寫入數(shù)據(jù)類型,，通過OPC服務(wù)器到達(dá)設(shè)備,，包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)元件的意義。

OPC基金會已經(jīng)創(chuàng)建了描述復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法,，即復(fù)雜數(shù)據(jù)規(guī)范,。
然而，大多數(shù)今天市場上的傳統(tǒng)OPC產(chǎn)品除了很少的例外,，不能使用復(fù)雜數(shù)據(jù)規(guī)范,。

8保證通信不丟失數(shù)據(jù)

最早定義的數(shù)據(jù)訪問，可以讓客戶應(yīng)用程序周期獲得過程數(shù)據(jù)的當(dāng)前狀態(tài),。
如果在OPC客戶機和遠(yuǎn)程OPC服務(wù)器之間的物理通信連接發(fā)生了問題,，數(shù)據(jù)通信會受到損壞。
當(dāng)通信損壞時,，傳輸?shù)絆PC客戶機數(shù)據(jù)會發(fā)生改變,，甚至丟失。

這種數(shù)據(jù)丟失在有些數(shù)據(jù)訪問應(yīng)用中不是關(guān)鍵的,，諸如趨勢記錄,、過程監(jiān)視或者過程顯示。
但在有些場合的應(yīng)用中是非常關(guān)鍵的,。
比如,，OPC技術(shù)已經(jīng)成為這些區(qū)域的基礎(chǔ)，諸如化工或者石化工業(yè),，這些地方要求必須無縫地記錄數(shù)據(jù),。

為了達(dá)到這個目標(biāo)，供應(yīng)商需要實施特殊擴展的方法,。
他們使用基于連接的監(jiān)視系統(tǒng),，確保對斷開的通信快速檢測,，如果通信斷開能夠自動重新連接，在數(shù)據(jù)訪問服務(wù)器中有數(shù)據(jù)緩存,、冗余,、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)功能。
這些擴展的方法很有用,，但在傳統(tǒng)的OPC規(guī)范中沒有定義,，會因供應(yīng)商不同而不同。

9對非授權(quán)數(shù)據(jù)訪問而增加的保護

隨著自動化行業(yè)基于以太網(wǎng)的通信不斷增長,，自動化和辦公室網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)糾纏在一起,。
同時，垂直集成的想法產(chǎn)生了新的需求,，這種類型的集成也帶來了新的安全風(fēng)險,。
OPC也增加了遠(yuǎn)程維護和遠(yuǎn)程控制概念的使用。

這里再一次提到,，對外圍非授權(quán)的訪問,，必須滿足更嚴(yán)格的信息安全要求。
隨著網(wǎng)絡(luò)犯罪,、間諜和破壞活動的增長,，信息技術(shù)安全越來越顯得重要 – 所以使用OPC也有了安全的要求。
傳統(tǒng)的OPC供應(yīng)商沒有開發(fā)專有的預(yù)防措施,，所以不能滿足這些安全要求,。

0支持新的命令調(diào)用

在很多應(yīng)用中，不僅讀寫數(shù)值非常重要,，而且執(zhí)行命令也非常重要,，諸如啟動或者停止一臺驅(qū)動器或者把一個文件下載到設(shè)備中。
OPC命令規(guī)范定義了執(zhí)行這些命令的方法,，但這僅在OPC UA中有效,，不能在傳統(tǒng)的OPC中使用