
作为OPC服务器客户与客户端之间,形成了一个新的、完全开放的系统
OPC作为一个词汇来说,可能对于很多人来说还是有些陌生,因为其在中国的应用相对还比较少。但是,OPC作为未来所有通信领域的一个通讯平台,意义非常重要。
OPC国际基金会是由全球所有的自动化厂商共同协作的一个组织,也可以把它理解为一个全球性的协会,在美国注册为国际基金会,其宗旨简单来说有两点:一是在工业自动化及其他领域,为实现多生产商、多平台安全可靠的互操作性提供设备、规范、技术、认证及进程。二是让竞争对手与企业联合体在OPC基金会组织下共同协作,实现一个统一的规范和标准,进一步发展OPC基金会。
OPC国际基金会的历史
在1995年之前,没有统一的标准,全球任何自动化设备之间的信息是不可以相互传递和读取的,导致客户产生了强烈反应。一些自动化供应商,如罗克韦尔、Intellution、艾默生以及Opto-22等公司共同探讨:在未来所有自动化设备制造过程当中,对于通讯接口进行统一的规定和规范。
当时主要是基于微软的Microsoft COM/DCOM技术来创立,1995年5月举办了首次OPC特别会议,12月草拟Data Access 1.0新规范;1996年8月正式发布Data Access 1.0,9月创建OPC国际基金会,10月开始进行OPC产品演示,让人们看到,一些自动化的产品可以进行相互的信息交流;1998年7月发布了Alarms & Events 1.0新规范,1999年发布DA 1.0新规范;2004年5月,OPC UA发起会议,开始探讨开放式标准,如何形成一个新的统一的架构,不能只是基于微软的一些技术;2006年8月,发布了OPC UA 1.0草案;2010年10月,又发布了OPC Xi 1.0的新概念。
目前,OPC国际基金会会员大概已经有498家,而中国只有4家,相对比较薄弱,主要会员还是集中在欧洲和美国。自从建立OPC国际基金会之后,基于OPC的服务器,按照一定标准,一些自动化设备之间已经可以允许互相读取一些数据。作为OPC服务器客户与客户端之间,形成了一个新的、完全开放的系统。作为过程自动化的平台,更为重要的是,现在已经走入了企业的MES等领域(如图)。
通过OPC能够真正达到生产管理的功能,OPC在传统的开放过程中已经形成了新的标准,也就实现了对设备和设备之间、产品和设备之间、设备和系统之间、以及系统和企业之间的一个可互联系。
OPC UA统一架构
OPC UA新的规范和标准使得公共领域的信息传递非常透明且自由,但是企业和企业之间真正实现有机联合还存在一些困难。
如今,通讯的进步以及互联网的出现推动了地球不同区域间相互融合的趋势,然而如何消除自动化孤岛,企业之间如何实现有机的集成?产品与系统、系统与系统、企业与企业之间的集成也都面临着很多挑战,多个协议之间也存在着互不兼容的情况,各个系统的配置和维护也都相当复杂;同时,整体安全也很难保障,网络故障时常出现,架构不灵活。
对于供货商、制造商和最终用户三位一体的需求,供需之间都是点对点的集成,而信息是有限的,相互之间必然存在很多风险,如复杂的商业环境、艰巨的维护工作、多重相关性和多个标准。

当下拥有很多通讯标准和非常多的通讯协议,数百种不同的协议之间兼容性还是存在问题的。企业和企业之间的协议如何实现?在一个个企业之间,可以分为很多层次,首先有产品设备层次,现场的传感器、变速器、现场总线等作为一个层次;工作站作为一个控制系统,其层次之间无论是联合型还是离散型,之间的通讯可以理解为第二层次;离散控制系统作为独立的自动化体系,可以将其理解为一个单元,作为第三层次。第四层是作为企业级的工厂和工厂之间、分公司和分公司之间,形成了完全企业级的相互连接。
我们希望,新的标准更加开放,不能只基于微软的技术。OPC的广泛应用就是车间与车间之间、企业与企业之间完全的集成和整合。通过OPC UA,可以将OPC从以微软为中心的COM/DCOM技术转化为开放式标准,统一各种OPC 技术规范,并使OPC广泛应用于车间乃至整个管理信息系统。
现在提出统一架构的概念,是一个全新的概念,不再局限于基本连接:平台独立性——新的操作系统、新的技术;更为广泛的连接——将底层植入高层和互联网;增强的安全性(网络安全);信息,并非仅是数据——传递上下文——支持数据模型。
从2004年开始,OPC基金会开展了OPC UA的一些标准化制定,统一了OPC传统规范;添加SOA,IP连接外的网络服务;添加了便携式设计,以全部操作系统为对象,嵌入至超级计算机;添加高级安全,工业标准、认证和加密;添加数据模型支持,包含现有的模型。
如果说传统的OPC是相互之间的可互联性、可操作性,那么现在则完全提升到企业与企业之间的层面上,就是把整个企业的ERP、资产管理及高级诊断等,完全融合到一起。
OPC UA辨识
OPC新概念具有非常重要的意义:IEC 62541——通过国际投票认可的UA章节,1-6&8已经进入投票表决阶段(CDV);发布用于IEC 61131-3配套规范(PLC)的候选UA;OPC UA是NIST智能网格产品蓝图中的唯一工业自动化标准。
谈到OPC UA,有几点非常重要。首先就是可靠性:相互之间的信息交流非常可靠,保持信息的鲜活性,客户端和服务器端均易于备份。其次是安全性:对于安全性,越来越多的人称之为网络安全,UA客户端向UA服务器端提交证书(使用x509证书);UA服务器需要执行验证和授权,可选的信息签名和加密,这些都可以方便选取。三是可扩展性:OPC UA 的“服务器配置文件”使服务器可具有不同的可兼容性级别,客户端可发现服务器端的配置文件,配置文件和封装器用于将现有服务器移植到UA,并且定义了更多的可用配置文件。四是企业集成:未来OPC UA是真正目的是——作为企业与企业之间的综合和集成,将多个智能化的孤岛有机联合在一起。OPC在企业运行过程当中,能够提高整体的兼容性以及生产力和协作性。
OPC中国的重要性
OPC中国的重要意义在于:为OPC基金会开拓重要中国市场;消除中国与美国及欧洲之间的信息差距;提高中国自动化厂商在国际市场的影响力;促进中国制造厂商参与OPC规范的制定;为中国用户定期举办研讨会以及专门面向中国市场的活动。
目前,OPC在中国的会员对于OPC工作的参与还远远不如国外。针对中国终端用户需要高性能、稳定性、安全性和多平台的需求,OPC在中国会定期举办很多研讨会、培训、产品演示以及一些媒体发布,使得OPC中国客户首先有个清晰的认识,并真正提供一种适用于多供应商、多平台的安全可靠的互操作技术。
现在,OPC在很多楼宇自动化中都有所应用,还涉及智能工业、智能电网等。OPC技术为供应商和终端用户提供了降低开发和部署费用的架构,是当前和日后用于企业控制系统的数据/信息的唯一工业标准。
如今,OPC基金会已正式入驻中国。OPC中国将致力于OPC基金会会员的增加;此外,OPC基金会和OPC中国将携手共同推进OPC技术的接受度和OPC认证,使得中国自动化的制造商能够加入到OPC当中,不仅享用OPC现有的标准,也致力于研究一些新的规范和标准,使得西方公司在不久的将来也能够运用中国公司制定的规范和标准。我们希望,OPC基金会能够在中国提供一个国际化平台,使中国工业自动化企业尽快走向国际市场。