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OPC-UA进入嵌入式新阶段

作者:朱旭 CONTROL ENGINEERING China 主编2014.01.14阅读 8901

  在当今工业网络系统跨网络、跨平台的通讯方式中,OPC协议拥有着举足轻重的位置。1996年OPC基金会正式成立,OPC协议为企业打破工业网络间专属通讯协议的壁垒,提出了重要的解决方案。十年后的2006年,OPC-UA的推出则让OPC实现了更大程度的突破。它不仅使信息交换不再受制于供应商之 间设备通讯兼容性的限制。在软硬件平台上,OPC-UA做到了更加开放。它不再针对某特定软件操作系统(windows)有所依赖。
  而今,OPC技术的发展进入了推广嵌入式OPC-UA应用的新阶段,嵌入式OPC-UA使得OPC-UA进一步摆脱了OPC技术在硬件上对PC的依赖,做到了PC 或 嵌入式设备都可以直接支撑OPC-UA的新高度,这将让OPC技术在现场级控制网络、设备网络中可以大展拳脚。使用它,在不同网络环境下的设备都可以将其数据直接传输到操作层CONTROL ENGINEERING China版权所有,从而让现有工业网络升级方案更加简单化并附有灵活性,彻底让工业现场网络的互联互通水平得到跃升。
  MatrikonOPC是拥有OPC相关核心技术,和完整产品解决方案的全球著名品牌,其全球市场经理Darek Kominek先生在接受本刊记者采访时表示:“OPC通讯协议的发展已经进入的推广嵌入式OPC-UA应用的新阶段。这将令OPC深入到现场层。”
  OPC技术遵循者渐进式的客观发展规律,不断完善自身并突破创新。传统OPC做到了标准统一,不受供应商的限制,但其也有局限控制工程网版权所有,比如 它必须依赖于Windows平台 ,只能基于PC。
  嵌入式OPC-UA将数据采集及传输功能内置于底层设备,它同时带来的好处是将安全性能保障也一并贯穿最底层的设备中去。另外,OPC-UA强大的可扩展性、易于使用和维护、和跨平台的兼容性都将令最终客户投资的价值增值。

  图示:如图所示嵌入式OPC-UA的工作环境集中在现场控制网络,如PLC, 视觉实现,智能传感器、驱动器等设备。

  嵌入式OPC-UA将采取什么样的通讯模式呢?Darek用嵌入式OPC-UA与此前的专属通讯协议、传统OPC协议,基于PC的OPC-UA协议进行了比较。专属通讯协议驱动程序各自为战,跨平台数据交换基本不可能。传统OPC和基于PC的OPC-UA将汇总到控制层的各种现场数据,通过OPC  Server(OPC服务器)将其都转成支持OPC协议的数据,从而实现了控制层以上的数据一致性。而嵌入式OPC-UA的通讯模式的改变更为彻底,它省去了在控制层之上基于PC的与现场层数据一一对应的OPC Sever,而把此功能分别嵌入至每个支持OPC-UA的现场设备中去了。这样,在操作层,或更高的管理层,我们就可以通过一台支持OPC-UA的客户端实时地、直接访问我们要访问的任意一台支持嵌入式OPC-UA的现场设备的数据了,期间没有任何数据的格式变化与损失。这在通讯架构的简化与通讯效率的提升上都是革命性的。
  嵌入式OPC-UA实现的重要效果在Darek的表述中被称作“数据的高可见度”,也就是我们通常理解的“透明传输”。它的优势可分别体现在 易于集成、 高可靠性、高安全性、更低实施成本的多个方面。

  图注:从历史发展上看,三种典型通信架构的比较CONTROL ENGINEERING China版权所有,而OPC-UA服务器客户端架构代表了下一代的开放、统一的工业网络通讯架构。

  为了保护用户的长期投资,供应商如何经济地解决传统OPC,OPC-UA,嵌入式OPC-UA的网络互通的问题呢?Darek先生对此表示说:“任何技术的更新换代都很难一蹴而就CONTROL ENGINEERING China版权所有,我们必然会面临较长的一段时间内,传统OPC与OPC-UA之间的混合通讯模式。OPC-UA既包括基于PC的OPC-UA,又包括嵌入式OPC-UA。解决办法是在传统OPC客户端到UA服务器间增加Proxy(代理),及在UA客户端与传统OPC服务器之间设置Wrapper(包装器),MatrikonOPC可以对此提供完整的方案。”
  Darek先生非常看好嵌入式OPC-UA的发展未来,他说:“除了给工业客户带来的全网互通的巨大价值外,对设备供应商而言,嵌入式OPC-UA也是提升其自身利润, 进入新兴市场,快速实现竞争优势的利器。”Darek举例提到一家德国在核能和可再生能源领域为客户提供连续阀状况监测和诊断系统的供应商,其面对系统安全指标苛刻的核能行业,自然提供的是基于专属通讯协议上的远程监控应用。然而,自从这家公司在现场开发了嵌入式OPC-UA服务器产品后,此前的监测、控制、通讯开发都没有变化,它就以最快的速度将自身软硬件技术方案快速移植到支持OPC-UA的开放的工业以太网应用中去了www.cechina.cn,从而在全新的领域赢得的许多新业务 。为自身打开了新的市场天地。

  图注:在MatrikonOPC全球市场经理Darek Kominek先生亲自做的演示中,操作者使用有OPC-UA客户端的手持终端(ipad),通过无线网络访问连接嵌入式OPC-UA的现场设备--风扇,可查看到设备(风扇)的各种运行参数、即健康指数,这与在嵌入式OPC-UA的开发板上的显示信息实时同步。操作者手指轻触手持终端上的人机界面选项 ,风扇就可以实现开启、停止。其间不用设置任何附加数据转换设备,而嵌入式OPC-UA继承了OPC的一贯优势,它并不关注现场设备与控制器之间采用什么样的通讯协议,这给更大范围内的控制网络、设备网络、传感网络组网互联, 实现统一操作管理提供了更为超脱的简便方案。
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