OPC UA 是为了在工业自动化等行业安全可靠地进行数据交换而制定的开放式国际标准规格,上期为大家带来【OPC UA 特刊】第一期,介绍了欧姆龙自 OPC 起步以来,不断为其普及作出贡献。本期介绍 OPC UA 3 大特点,助力实现工业 IoT 和互连的工厂。

 

特点 1:连接

距今约 30 年前的 1990 年左右,用于工业的开放网络和工业用以太网出现,“互连性”获得了大幅提升。

 

 

接下来,OPC 又将目标瞄准了“传达”,目的是提高后续的状态,也就是“互动性(互操作性)”。OPC UA(OPC Unified Architecture)发布于 2006 年,近几年来普及势头迅猛。成为了能够提供“传达”价值的工业互用性标准。

 

除了跨越制造商和设备的障碍连接并交换数据外,通过使机器和应用相互传达具有含义的信息,可以构建效率更高的装置和生产系统,还能让进行改善的工程师,以及希望提高生产效率和经营效率的管理层,都能利用装置和制造现场的“有价值的信息”。

 

特点 2:传达

即使实现了“连接”,能够交换数据,不明白其含义也无法加以利用。

 

在过去,交换数据的人员需要对其含义有默认的共识。

 

 

为了实现多家供应商之间的信息联动,OPC UA 提供统一的建模功能“信息模型”,用来表示信息和功能。信息模型将要交换的信息分门别类并赋予其含义,像模板一样,作为整体、模块来表示。

 

 

例如,符合 PLC 国际标准 IEC61131-3(PLCopen)的控制器可以用结构体变量来表示。

 

结构体的名称是要作为模板的模块的名称,模块处理的数据通过结构体的成员名称、数据类型来表示。下图是处理光电传感器数据的示例。

 

 

然后,实际数据会指定结构体变量名称和成员名称,进行数据交换。这样可以轻松地传达信息的结构和含义,利用信息也变得简单多了。还有助于信息和接口的标准化。

 

特点 3:安全

OPC UA 之所以成为 Industrie4.0 推荐的标准通信协议,能够安全进行连接、数据传输也是理由之一。

 

为了实现 IoT 化,需要在生产现场的 FA 系统与上位 IT 系统进行连接、通过远程访问进行维护、利用互联网等方面确保安全。OPC UA 采用互联网标准使用的安全技术,满足了完整性、机密性、可用性等三大安全需求。实现了使用数字签名的数据确认和严密的消息加密,使 FA 与 IT 安全互连。

 

 

欧姆龙也努力推动着连接 FA 与 IT 的工业 IoT(IIoT)标准的普及。欧姆龙为 NX102-□□□□/NJ501-1□00 标准配备了 OPC UA 服务器功能。

 

 

传统的 PLC 需要使用网关 PC 连接上位系统,必须注册变量并分配存储器。而欧姆龙支持 OPC UA 的 CPU 单元无需 PC,只需选择变量简单进行设定,即可直接连接上位 IT 系统。

 

 

照片为示意图,并非实际应用。此处介绍的系统构成为参考示例。Sysmac 为欧姆龙株式会社在日本和其它国家用于欧姆龙工厂自动化产品的商标或注册商标。EtherCAT 是德国 Beckhoff Automation GmbH 的注册商标和专利技术,由该公司授权使用。Safety over EtherCAT 是德国 Beckhoff Automation GmbH 的注册商标和专利技术,由该公司授权使用。EtherNet/IP、CIP Safety CompoNet 及 DeviceNet 是 ODVA 的商标。OPC、OPC UA 是 OPC Foundation 的商标。所引用的其他公司名称和产品名称等均为各公司的注册商标或商标。