OPC
OPC
發(fā)布日期：2022-01-04
摘抄騰訊新聞，網(wǎng)址：https://new.qq.com/rain/a/20210917A01NJI00
2.1.OPC技術(shù)的發(fā)展
OPC，最開始的解釋為OLE for Process Control，誕生于上世紀(jì)90年代，主要面向自動化行業(yè)，意在為來自不同生產(chǎn)商的工業(yè)設(shè)備通訊建立一整套開放的接口、屬性和方法標(biāo)準(zhǔn)集。它設(shè)計之初基于的是微軟的OLE、COM、DCOM等技術(shù)，而這些技術(shù)則集成在Windows操作系統(tǒng)中，OPC隨著工業(yè)自動化的快速發(fā)展，以及搭載Windows的PC和IPC的快速普及而得以推廣。
OPC解決了工業(yè)設(shè)備的跨廠商平臺通訊的問題，但是由于它對Windows中DCOM等技術(shù)的依賴，使得它不能在Linux或其它系統(tǒng)中使用。也就是說，OPC并沒有解決設(shè)備操作系統(tǒng)的跨平臺通訊問題，也因此，新一代的技術(shù)--OPC UA應(yīng)運(yùn)而生。
UA是Unified Architecture（統(tǒng)一架構(gòu)）的縮寫。而為了方便把舊一代與新一代OPC技術(shù)統(tǒng)稱區(qū)分開來，業(yè)內(nèi)一般把舊一代的OPC稱為OPC classic，新一代的稱為OPC UA。OPC UA在協(xié)議制定之時，就特地拋棄了DCOM等技術(shù)，這也使得OPC UA不向下兼容。制定者們重新定義了一系列底層連接與管理的標(biāo)準(zhǔn)，不再把這些工作拋給Windows系統(tǒng)，從而使得OPC UA能跨操作系統(tǒng)平臺運(yùn)行，甚至也能運(yùn)行在無系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備中。OPC UA協(xié)議使得OT與IT全域的、真正的跨平臺標(biāo)準(zhǔn)通訊成為可能。
此外，由于Windows系統(tǒng)中系統(tǒng)組件容易受到其它應(yīng)用的影響，且一旦損壞不易修復(fù)，依賴于DCOM組件的OPC classic通訊也自然較為脆弱，不適合長距離通訊，一般只能在廠級局域網(wǎng)內(nèi)通訊，而OPC UA則一并解決了這個問題，即使物理距離相隔甚遠(yuǎn)的設(shè)備，只要Server端有公網(wǎng)IP，能ping得通，一般就也能建立起OPC UA通訊。
2.2.OPC系統(tǒng)升級的需要與難題
目前在工業(yè)生產(chǎn)，尤其是制造業(yè)中，不少設(shè)備與車間中控組態(tài)系統(tǒng)，乃至是更上層的廠級、企業(yè)級管理系統(tǒng)都采用OPC技術(shù)進(jìn)行通訊，這其中包含了不少使用OPC classic的老舊設(shè)備和系統(tǒng)。在當(dāng)下工業(yè)4.0的升級浪潮中，OPC classic實(shí)際上已經(jīng)處于逐步淘汰的階段，相關(guān)型號也逐漸開始停產(chǎn)，新設(shè)備大多采用OPC UA取代之，整個行業(yè)范圍內(nèi)OPC系統(tǒng)升級的需求越來越大。
在這升級過程中，有一個問題凸顯了出來：OPC classic與OPC UA完全不兼容，如果直接淘汰全部OPC classic設(shè)備和控制系統(tǒng)，升級到OPC UA的對應(yīng)產(chǎn)品，那么將會為企業(yè)帶來巨大的采購開銷與折舊浪費(fèi)，這通常是難以被接受的；而老舊的OPC classic產(chǎn)品已經(jīng)逐步被淘汰，繼續(xù)使用老設(shè)備也會為企業(yè)帶來額外的維護(hù)成本與故障損失。此外，OPC classic在遠(yuǎn)程通訊中的缺陷，也導(dǎo)致了企業(yè)數(shù)據(jù)需要先經(jīng)歷一步協(xié)議轉(zhuǎn)換，而后才能順利被收集起來統(tǒng)一管理。
面臨升級需要，目前很多企業(yè)的做法是將其中部分最老舊的生產(chǎn)線整條淘汰，而在新生產(chǎn)線或者新廠區(qū)中完全采用新的OPC UA產(chǎn)品。但這種方法實(shí)際上也會產(chǎn)生另外兩個令人頭疼的問題：一是兩套系統(tǒng)之間完全隔離，數(shù)據(jù)若需要統(tǒng)籌管理，則需要在兩套系統(tǒng)之上額外建立一套系統(tǒng)對他們進(jìn)行數(shù)據(jù)整合；另一個是，如果我們把目光聚焦到整條被淘汰的老舊生產(chǎn)線上，這其中，其實(shí)仍有不少的狀態(tài)依然良好的軟硬件能繼續(xù)投入生產(chǎn)，連帶的整線淘汰實(shí)際上仍然是帶來了不少折舊浪費(fèi)。
2.3.OPC系統(tǒng)平衡升級解決方案
在產(chǎn)業(yè)升級中面對以上難題，很多企業(yè)都迫切希望找到最佳的解決方案。正因如此，廣州虹科攜手合作伙伴，為行業(yè)提供了一個平穩(wěn)的OPC 系統(tǒng)升級解決方案——OPC UA Tunneller軟件平臺。該軟件平臺包含兩大主要功能，一個是OPC classic遠(yuǎn)程連接助手，另一個是OPC classic與UA相互轉(zhuǎn)換功能。
2.3.1.遠(yuǎn)程OPC classic數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸
舉一個形象的例子來說，OPC classic遠(yuǎn)程連接助手相當(dāng)于是在Server和Client兩臺電腦之間建立一個通訊隧道，隧道的兩端出口就是分別安裝在兩臺電腦上的Tunneller軟件，OPC classic數(shù)據(jù)通過Tunneller提供的接口進(jìn)入隧道，而隧道則保護(hù)著其中的數(shù)據(jù)不受復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境影響，最終順利讓數(shù)據(jù)到達(dá)另一側(cè)。
這其中一個典型應(yīng)用案例就是我們的一個著名跨國企業(yè)用戶--他們在國內(nèi)多地的工廠中使用帶有OPC classic上傳功能的組態(tài)系統(tǒng)，并且有一套用OPC classic作為輸入?yún)f(xié)議的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，以往他們的做法只是將幾個工廠的數(shù)據(jù)匯集到該城市的一個系統(tǒng)中。但在這次的升級浪潮當(dāng)中，他們希望在國外某地租用一個大型數(shù)據(jù)中心，在城市級系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)容，同時把國內(nèi)外多地的工廠數(shù)據(jù)全部接入到該中心進(jìn)行統(tǒng)一管理。在了解了多個OPC解決方案后，最終他們選擇了虹科的Tunneller平臺，來幫助他們建立這種跨國距離級別的OPC classic連接。
在這次升級當(dāng)中，該企業(yè)工廠中的物理設(shè)備并沒有發(fā)生改變，只是加裝了一個軟件，就能讓他們提前享受到OPC UA一般的遠(yuǎn)程連接便利性。他們的管理平臺大體上用的仍然是之前已有的，只是做了一些擴(kuò)容優(yōu)化，因而實(shí)際升級的人力物力成本都較低，升級速度也大幅縮短，這就是一種相對平穩(wěn)的OPC系統(tǒng)升級方案。
2.3.2.OPC classic與OPC UA相互轉(zhuǎn)換
OPC classic與UA相互轉(zhuǎn)換功能則非常好理解了。Tunneller實(shí)際上是為Client端的訪問進(jìn)行了一次代理，然后將訪問到的Server地址空間進(jìn)行了一次映射，映射回Client所用的協(xié)議，這樣OPC classic與UA相互之間就能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。一言以蔽之，Tunneller充當(dāng)了一個實(shí)時協(xié)議翻譯的工作，使得通訊雙方能相互理解。
在我們的大多數(shù)客戶案例當(dāng)中，客戶會優(yōu)先升級他們的上層管理軟件，以便更好地配合新產(chǎn)線中的UA設(shè)備。此時，為了能把之前的PLC也納入統(tǒng)一管理的范疇，客戶會使用Tunneller，把PLC中的OPC classic Server轉(zhuǎn)成UA Server，以供管理系統(tǒng)的UA Client與之建立連接并訪問。如此一來，客戶可以提前享受到基于OPC UA的新管理軟件統(tǒng)一管理所有設(shè)備帶來的便利與附加商業(yè)價值，而無需一下子完成所有設(shè)備的淘汰和重新采購，這仍是我們所說的一種典型而平穩(wěn)的OPC系統(tǒng)升級方案。
2.1.OPC技術(shù)的發(fā)展
OPC，最開始的解釋為OLE for Process Control，誕生于上世紀(jì)90年代，主要面向自動化行業(yè)，意在為來自不同生產(chǎn)商的工業(yè)設(shè)備通訊建立一整套開放的接口、屬性和方法標(biāo)準(zhǔn)集。它設(shè)計之初基于的是微軟的OLE、COM、DCOM等技術(shù)，而這些技術(shù)則集成在Windows操作系統(tǒng)中，OPC隨著工業(yè)自動化的快速發(fā)展，以及搭載Windows的PC和IPC的快速普及而得以推廣。
OPC解決了工業(yè)設(shè)備的跨廠商平臺通訊的問題，但是由于它對Windows中DCOM等技術(shù)的依賴，使得它不能在Linux或其它系統(tǒng)中使用。也就是說，OPC并沒有解決設(shè)備操作系統(tǒng)的跨平臺通訊問題，也因此，新一代的技術(shù)--OPC UA應(yīng)運(yùn)而生。
UA是Unified Architecture（統(tǒng)一架構(gòu)）的縮寫。而為了方便把舊一代與新一代OPC技術(shù)統(tǒng)稱區(qū)分開來，業(yè)內(nèi)一般把舊一代的OPC稱為OPC classic，新一代的稱為OPC UA。OPC UA在協(xié)議制定之時，就特地拋棄了DCOM等技術(shù)，這也使得OPC UA不向下兼容。制定者們重新定義了一系列底層連接與管理的標(biāo)準(zhǔn)，不再把這些工作拋給Windows系統(tǒng)，從而使得OPC UA能跨操作系統(tǒng)平臺運(yùn)行，甚至也能運(yùn)行在無系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備中。OPC UA協(xié)議使得OT與IT全域的、真正的跨平臺標(biāo)準(zhǔn)通訊成為可能。
此外，由于Windows系統(tǒng)中系統(tǒng)組件容易受到其它應(yīng)用的影響，且一旦損壞不易修復(fù)，依賴于DCOM組件的OPC classic通訊也自然較為脆弱，不適合長距離通訊，一般只能在廠級局域網(wǎng)內(nèi)通訊，而OPC UA則一并解決了這個問題，即使物理距離相隔甚遠(yuǎn)的設(shè)備，只要Server端有公網(wǎng)IP，能ping得通，一般就也能建立起OPC UA通訊。
2.2.OPC系統(tǒng)升級的需要與難題
目前在工業(yè)生產(chǎn)，尤其是制造業(yè)中，不少設(shè)備與車間中控組態(tài)系統(tǒng)，乃至是更上層的廠級、企業(yè)級管理系統(tǒng)都采用OPC技術(shù)進(jìn)行通訊，這其中包含了不少使用OPC classic的老舊設(shè)備和系統(tǒng)。在當(dāng)下工業(yè)4.0的升級浪潮中，OPC classic實(shí)際上已經(jīng)處于逐步淘汰的階段，相關(guān)型號也逐漸開始停產(chǎn)，新設(shè)備大多采用OPC UA取代之，整個行業(yè)范圍內(nèi)OPC系統(tǒng)升級的需求越來越大。
在這升級過程中，有一個問題凸顯了出來：OPC classic與OPC UA完全不兼容，如果直接淘汰全部OPC classic設(shè)備和控制系統(tǒng)，升級到OPC UA的對應(yīng)產(chǎn)品，那么將會為企業(yè)帶來巨大的采購開銷與折舊浪費(fèi)，這通常是難以被接受的；而老舊的OPC classic產(chǎn)品已經(jīng)逐步被淘汰，繼續(xù)使用老設(shè)備也會為企業(yè)帶來額外的維護(hù)成本與故障損失。此外，OPC classic在遠(yuǎn)程通訊中的缺陷，也導(dǎo)致了企業(yè)數(shù)據(jù)需要先經(jīng)歷一步協(xié)議轉(zhuǎn)換，而后才能順利被收集起來統(tǒng)一管理。
面臨升級需要，目前很多企業(yè)的做法是將其中部分最老舊的生產(chǎn)線整條淘汰，而在新生產(chǎn)線或者新廠區(qū)中完全采用新的OPC UA產(chǎn)品。但這種方法實(shí)際上也會產(chǎn)生另外兩個令人頭疼的問題：一是兩套系統(tǒng)之間完全隔離，數(shù)據(jù)若需要統(tǒng)籌管理，則需要在兩套系統(tǒng)之上額外建立一套系統(tǒng)對他們進(jìn)行數(shù)據(jù)整合；另一個是，如果我們把目光聚焦到整條被淘汰的老舊生產(chǎn)線上，這其中，其實(shí)仍有不少的狀態(tài)依然良好的軟硬件能繼續(xù)投入生產(chǎn)，連帶的整線淘汰實(shí)際上仍然是帶來了不少折舊浪費(fèi)。
2.3.OPC系統(tǒng)平衡升級解決方案
在產(chǎn)業(yè)升級中面對以上難題，很多企業(yè)都迫切希望找到最佳的解決方案。正因如此，廣州虹科攜手合作伙伴，為行業(yè)提供了一個平穩(wěn)的OPC 系統(tǒng)升級解決方案——OPC UA Tunneller軟件平臺。該軟件平臺包含兩大主要功能，一個是OPC classic遠(yuǎn)程連接助手，另一個是OPC classic與UA相互轉(zhuǎn)換功能。
2.3.1.遠(yuǎn)程OPC classic數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸
舉一個形象的例子來說，OPC classic遠(yuǎn)程連接助手相當(dāng)于是在Server和Client兩臺電腦之間建立一個通訊隧道，隧道的兩端出口就是分別安裝在兩臺電腦上的Tunneller軟件，OPC classic數(shù)據(jù)通過Tunneller提供的接口進(jìn)入隧道，而隧道則保護(hù)著其中的數(shù)據(jù)不受復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境影響，最終順利讓數(shù)據(jù)到達(dá)另一側(cè)。
這其中一個典型應(yīng)用案例就是我們的一個著名跨國企業(yè)用戶--他們在國內(nèi)多地的工廠中使用帶有OPC classic上傳功能的組態(tài)系統(tǒng)，并且有一套用OPC classic作為輸入?yún)f(xié)議的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，以往他們的做法只是將幾個工廠的數(shù)據(jù)匯集到該城市的一個系統(tǒng)中。但在這次的升級浪潮當(dāng)中，他們希望在國外某地租用一個大型數(shù)據(jù)中心，在城市級系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)容，同時把國內(nèi)外多地的工廠數(shù)據(jù)全部接入到該中心進(jìn)行統(tǒng)一管理。在了解了多個OPC解決方案后，最終他們選擇了虹科的Tunneller平臺，來幫助他們建立這種跨國距離級別的OPC classic連接。
在這次升級當(dāng)中，該企業(yè)工廠中的物理設(shè)備并沒有發(fā)生改變，只是加裝了一個軟件，就能讓他們提前享受到OPC UA一般的遠(yuǎn)程連接便利性。他們的管理平臺大體上用的仍然是之前已有的，只是做了一些擴(kuò)容優(yōu)化，因而實(shí)際升級的人力物力成本都較低，升級速度也大幅縮短，這就是一種相對平穩(wěn)的OPC系統(tǒng)升級方案。
2.3.2.OPC classic與OPC UA相互轉(zhuǎn)換
OPC classic與UA相互轉(zhuǎn)換功能則非常好理解了。Tunneller實(shí)際上是為Client端的訪問進(jìn)行了一次代理，然后將訪問到的Server地址空間進(jìn)行了一次映射，映射回Client所用的協(xié)議，這樣OPC classic與UA相互之間就能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。一言以蔽之，Tunneller充當(dāng)了一個實(shí)時協(xié)議翻譯的工作，使得通訊雙方能相互理解。
在我們的大多數(shù)客戶案例當(dāng)中，客戶會優(yōu)先升級他們的上層管理軟件，以便更好地配合新產(chǎn)線中的UA設(shè)備。此時，為了能把之前的PLC也納入統(tǒng)一管理的范疇，客戶會使用Tunneller，把PLC中的OPC classic Server轉(zhuǎn)成UA Server，以供管理系統(tǒng)的UA Client與之建立連接并訪問。如此一來，客戶可以提前享受到基于OPC UA的新管理軟件統(tǒng)一管理所有設(shè)備帶來的便利與附加商業(yè)價值，而無需一下子完成所有設(shè)備的淘汰和重新采購，這仍是我們所說的一種典型而平穩(wěn)的OPC系統(tǒng)升級方案。
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