《工业网络技术》课件 6.1OPC UA基本概念.pptx
OPCUA基本概念
案例引入不同厂商生产的设备使用不同的通信协议,导致设备之间难以互相沟通。这给工业网络互联互通带来了许多挑战,比如数据集成困难、系统复杂等。OPCUA是一种开放式的通信协议。简单来说,它是一种用于不同设备和系统之间进行通信的技术规范。通过OPCUA,各种设备和系统可以互相交流和共享数据,实现更高效的设备互联、统一架构和跨平台集成,为工业系统的高效运作和智能化提供了基础。
职业能力目标能够配置西门子PLC、WinCC数据访问,完成简单的组态画面;能够配置信息模型,完成python访问节点、变量等;能够配置OPCUA服务器和客户端安全策略和授信证书等。
学习目标掌握OPCUA信息模型(面向对象),包括地址空间、节点;掌握OPCUA服务配置,包括安全性(身份验证、安全策略)等。
OPC技术背景OPCUA技术原理OPCUA基本概念
OPC技术背景01经典OPC(OPCClassic)OPCUA
OPC技术背景在OPC技术诞生出来之前,自动化现场的设备互联没有一个统一的标准,不同的软硬厂商都制定了一套自己的标准。因为标准不统一,所以造成了软件与硬件之间、设备与设备之间的通信程序代码无法重复利用,必须为不同的设备开发不同的通信程序。通信标准的不统一,使得软硬件厂商不得不花费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,导致成本的大幅上升。因此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、软件和硬件之间的交换数据。基于这种背景下,OPC技术诞生了。OPC技术的发展共有经典OPC和OPCUA两个阶段。
经典OPC(OPCClassic)经典OPC是OPC技术的早期阶段,名称中的“OPC”是英文“OLEforProcessControl”的缩写,中文翻译为“过程控制的OLE”。这里的“OLE”,是英文“ObjectLinkingandEmbedding”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,如图所示。
经典OPC(OPCClassic)OPC数据访问接口(OPCDataAccess,OPCDA),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报警与事件接口(OPCAlarmsEvents,OPCAE),定义了报警、事件消息、变量的状态及如何管理。OPC历史数据访问接口(OPCHistoricalDataAccess,OPCHDA),定义了访问及分析历史数据的方法。根据过程控制的不同作用,经典OPC软件可以分为OPC服务器(Server)软件和OPC客户端(Client)软件两大类。
经典OPC(OPCClassic)OPC服务器软件是过程控制的重点,不仅需要与PLC、现场设备进行通信,将各种不同的现场总线、通信协议转换成统一的OPC协议,将数据传输到OPC服务器接口;还需要与OPC客户端软件通过标准OPC协议进行通信,为OPC客户端提供数据或者将OPC客户端的指令发送给PLC与现场设备。OPC客户端软件只需要通过标准OPC协议与OPC服务器进行通信,就能将指令与数据发送给PLC或者现场设备。下图是经典OPC软件工作的示意图:
经典OPC(OPCClassic)OPC服务器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客户端软件保持通信。这样好处在于:设备厂商只需要提供一个自己设备的OPC服务器软件,其它任何设备或软件只需要编写一个OPC客户端软件就能其通信;因为OPC的接口都是统一的,所以减少了大量的编程开发和程序维护的工作。虽然经典OPC在过程控制中表现优异,但是随着技术的发展及一些外部因素的变化,导致经典OPC已经无法满足人们的需求。主要原因在如下几点:经典OPC依赖微软的COM/DCOM技术,然而随着IT技术的发展,微软已经弱化了这种技术,该技术在安全性、跨平台性以及连通性方面都存在很多问题。OPC供应商希望提供一种数据模型将OPCDA、OPCAE、OPCHDA统一起来。
经典OPC(OPCClassic)终端用户希望能在设备硬件的固件程序中直接访问OPC服务器软件。一些合作组织希望提供高效的、安全的、用于高水平数据传输的数据结构。在这种情况下,OPC技术的推广和管理组织——OPC基金会(OPCFoundation)在2008年推出了新的OPC技术:OPCUA(OPCUnifiedArchitecture),中文翻译为“OPC统一架构”。
OPCUA2008年发布的OPC统一架构(