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OPC UA工業(yè)通信協(xié)議介紹,OPC UA有哪些優(yōu)勢?

時間:2022-11-29 10:38:17 

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關(guān)鍵詞:opc,opc ua 

問題
OPC UA工業(yè)通信協(xié)議介紹,OPC UA有哪些優(yōu)勢?

回答
OPC UA是一種工業(yè)通訊協(xié)議,從2008年發(fā)展到今天,現(xiàn)在在業(yè)界已經(jīng)非常的流行了。

 
OPC全稱是OLE(Object Linking and Embedding) for Process Control。為了便于自動化行業(yè)不同廠家的設(shè)備和應(yīng)用程序能相互交換數(shù)據(jù),定義了一個統(tǒng)一的接口函數(shù),就是OPC協(xié)議規(guī)范。OPC是基于WINDOWS COM/DOM的技術(shù),可以使用統(tǒng)一的方式去訪問不同設(shè)備廠商的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。簡單來說OPC就是為了用于設(shè)備和軟件之間交換數(shù)據(jù)。
 
OPC基金會前前后后規(guī)定了不同的接口定義,如下:

OPC DA (Data Access, exchange of real-time values,數(shù)據(jù)訪問),定義了數(shù)據(jù)交換,包括值、時間和質(zhì)量信息
OPC A&E (Alarms & Events, exchange of alarms and events,警報(bào)和事件),定義了報(bào)警和事件類型消息信息的交換,以及變量狀態(tài)和狀態(tài)管理。
OPC HDA (Historical Data Access, exchange of historical values,歷史數(shù)據(jù)訪問),定義了可應(yīng)用于歷史數(shù)據(jù)、時間數(shù)據(jù)的查詢和分析的方法。
OPC XML DA (XML-based exchange of real-time values)
 
UA全稱是unified architecture(統(tǒng)一架構(gòu))。為了應(yīng)對標(biāo)準(zhǔn)化和跨平臺的趨勢,為了更好地推廣OPC,OPC基金會近些年在之前OPC成功應(yīng)用的基礎(chǔ)上推出了一個新的OPC標(biāo)準(zhǔn)-OPC UA。OPC UA接口協(xié)議包含了之前的 A&E, DA,OPC XML DA or HDA,只使用一個地址空間就能訪問之前所有的對象,而且不受WINDOWS平臺限制,因?yàn)樗菑膫鬏攲右陨蟻矶x的,導(dǎo)致了靈活性和安全性比之前的OPC都提升了。
 
OPC UA實(shí)質(zhì)上是一種抽象的框架,是一個多層架構(gòu),其中的每一層完全是從其相鄰層抽象而來。這些層定義了線路上的各種通信協(xié)議,以及能否安全地編碼/解碼包含有數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)類型定義等內(nèi)容的訊息。利用這一核心服務(wù)和數(shù)據(jù)類型框架,人們可以在其基礎(chǔ)上(繼承)輕松添加更多功能。
 
OPC UA將成為一個轉(zhuǎn)換工具。其它協(xié)議/標(biāo)準(zhǔn)(如BACnet)可以非常輕松地轉(zhuǎn)換為OPC UA內(nèi)的一個子集。

 
OPC UA多層方法實(shí)現(xiàn)了最初設(shè)計(jì)UA規(guī)范時的目標(biāo):
 
功能對等性:所有COM OPC Classic規(guī)范都映射到UA
 
平臺獨(dú)立性:從嵌入式微控制器到基于云的基礎(chǔ)設(shè)施
 
安全性:信息加密、身份驗(yàn)證和審核
 
可擴(kuò)展性:添加新功能而不影響現(xiàn)有應(yīng)用程序的能力
 
綜合信息建模:用于定義復(fù)雜信息
 
OPC UA的優(yōu)勢:
 
一、功能方面,OPC UA不僅支持傳統(tǒng)OPC的所有功能,更支持更多新的功能:
 
1. 網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn):自動查詢本PC機(jī)中與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中可用的OPC Server。
 
2. 地址空間優(yōu)化:所有的數(shù)據(jù)都可以分級結(jié)構(gòu)定義,使得OPC Client不僅能夠讀取并利用簡單數(shù)據(jù),也能訪問復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體。
 
3. 互訪認(rèn)證:所有的讀寫數(shù)據(jù)/消息行為,都必須有訪問許可。
 
4. 數(shù)據(jù)訂閱:針對OPCClient不同的配置與標(biāo)準(zhǔn),提供數(shù)據(jù)/消息的監(jiān)控,以及數(shù)值變化時的變化報(bào)告。
 
5. 方案(Methods)功能:OPC UA中定義了通過在OPCServer中定義方案(Methods),來讓OPC client執(zhí)行特定的程序。
 
二、平臺支持方面,由于不再基于COM/DCOM技術(shù),OPC UA標(biāo)準(zhǔn)提供了更多的可支持的硬件或軟件平臺。
 
三、安全性方面,最大的變化是OPC UA可以通過任何單一端口(經(jīng)管理員開放后)進(jìn)行通信,這使得OPC通信不再會由于防火墻受到大量的限制。
 
OPC UA在通過防火墻時通過提供一套控制方案來解決安全問題:
 
傳輸:定義了許多協(xié)議,提供了諸如超快OPC二進(jìn)制傳輸或更通用的SOAP-HTTPS等選項(xiàng)
 
會話加密:信息以128位或256位加密級別安全地傳輸
 
信息簽名:信息接收時的簽名與發(fā)送時必須完全相同
 
測序數(shù)據(jù)包:通過排序消除了已發(fā)現(xiàn)的信息重放攻擊
 
認(rèn)證:每個UA的客戶端和服務(wù)器都要通過OpenSSL證書標(biāo)識,提供控制應(yīng)用程序和系統(tǒng)彼此連接的功能
 
用戶控制:應(yīng)用程序可以要求用戶進(jìn)行身份驗(yàn)證(登錄憑據(jù),證書等),并且可以進(jìn)一步限制或增強(qiáng)用戶訪問權(quán)限和地址空間“視圖”的能力
 
審計(jì):記錄用戶和/或系統(tǒng)的活動,提供訪問審計(jì)跟蹤

 

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