OPC UA

OPC統(tǒng)一架構（OPC Unified Architecture）是OPC基金會（OPC Foundation）創(chuàng)建的新技術，更加安全、可靠、中性（與供應商無關），為制造現(xiàn)場到生產(chǎn)計劃或企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)傳輸原始數(shù)據(jù)和預處理信息。
使用OPC UA技術，所有需要的信息可隨時隨地到達每個授權應用和每個授權人員。

OPC UA 獨立于制造商，應用可以用他通信，開發(fā)者可以用不同編程語言對他開發(fā)，不同的操作系統(tǒng)上可以對他支持。
OPC UA 彌補了已有 OPC 的不足，增加了諸如平臺獨立、可伸縮性、高可用性和因特網(wǎng)服務等重要特性。

OPC UA 不再基于分布式組件對象模型（DCOM），而是以面向服務的架構（SOA）為基礎。
OPC UA 可以連接更多的設備。

今天，OPC UA 已經(jīng)成為連接企業(yè)級計算機與嵌入式自動化組件的橋梁 - 獨立于微軟、 UNIX 或其他操作系統(tǒng)。

1組件對象模型(COM)/分布式組件對象模型(DCOM)的終止

傳統(tǒng)OPC應用之間的數(shù)據(jù)交換是基于微軟的組件對象模型(COM)技術。
因為視窗(Windows)操作系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應用，也促進了視窗計算機在自動化中的使用，COM技術也為OPC技術的廣泛使用創(chuàng)造了條件。
在2002年初，微軟發(fā)布了新的.NET框架并且宣布COM技術的停止研發(fā)。
這不意味著將來的視窗操作系統(tǒng)不支持COM，但作為停止的結果，傳統(tǒng)OPC的基礎技術已經(jīng)不再發(fā)展，或早或晚要被淘汰，要尋求新的替換方案。

2COM 的局限

上世紀90年代，隨著視窗計算機的普及，微軟COM/DCOM技術引入的一組特性，得到了家庭計算機用戶和工業(yè)自動化用戶的高度欣賞。
這些特性包括了拷貝與粘貼，拖拽與投放，鏈接與嵌入。
DCOM還提供了完整的通信基礎架構，并帶有必要的安全機制，諸如授權、鑒權和加密。

DCOM安全機制能夠實現(xiàn)計算機對數(shù)據(jù)和程序的遠程訪問。
但DCOM安全機制也對安裝工程師、系統(tǒng)集成商和開發(fā)者管理項目提出了挑戰(zhàn)，其中包括了跨越PC的OPC通信。
正確地設置DCOM安全功能是非常困難的任務，需要很多專業(yè)的知識。
作為結果，安裝工程師和系統(tǒng)集成商會例行公事地選擇快速流程，在所有連網(wǎng)的OPC計算機采取寬松的訪問授權，造成大多數(shù)保護不起作用且允許非授權遠程訪問。

這種做法與信息技術(IT)安全的要求相違背。
在長期運行時，可能會有粗心大意者或者蓄意破壞的人造成損害的危險。
DCOM安全設置常常需要一種特別才能，而配置OPC通信功能則非常容易。

3OPC 通信穿過防火墻

在自動化行業(yè)，很早就認識到OPC通信需要跨越計算機邊界的必要性，這是另一個DCOM限制傳統(tǒng)OPC通信的地方。
DCOM需要多個端口，如鑒權、傳輸數(shù)據(jù)和一系列服務建立一個連接。

在防火墻中不得不打開很多端口，才能讓DCOM通信穿過他。
在防火墻上每打開一個端口都是一個安全隱患，為黑客攻擊提供一種潛在可能。
OPC UA中的隧道技術是一種被廣泛接受的策略，解決了傳統(tǒng)OPC產(chǎn)品中DCOM限制的問題。

4在非視窗平臺使用OPC

在工業(yè)應用中，幾乎“無所不在”的微軟平臺，把DCOM 作為操作系統(tǒng)的一個組件是傳統(tǒng)OPC能被快速接受的一個重要因素。
OPC的集成概念在使用其他操作系統(tǒng)時就不靈光了，因為他們不支持DCOM。
比如在IT行業(yè)，常常使用Unix或者Linux系統(tǒng)就是這種情況。

自動化也是這樣，有的應用領域明確拒絕使用視窗操作系統(tǒng)。
嵌入式設備領域是另一個視窗很難(除了視窗CE或者嵌入XP)涉及的領域。
這里，復雜的應用直接嵌入到現(xiàn)場設備、PLC、操作屏和其他設備之中。
他們運行VxWorks、QNX、嵌入式Linux、RTOS或者其他嵌入式操作系統(tǒng)而沒有DCOM。
在這些領域里使用OPC 的集成概念注定要失敗，因為OPC需要DCOM作為技術基礎，而這個基礎在嵌入式系統(tǒng)中正好缺失。

5通過Web服務實現(xiàn)跨平臺的OPC通信

隨著在2003年OPC XML-DA規(guī)范的發(fā)布，OPC基金會第一次展示了一種獨立于視窗平臺的方式和克服DCOM限制的方法。
今天，很多OPC XML-DA產(chǎn)品演示了基于Web服務的OPC技術。

XML-DA 通信的數(shù)據(jù)吞吐量還是比不上DCOM，通信速度要慢5到7倍。
這個速度對于很多自動化的要求而言是太慢了。
基于Web服務的OPC通信功能還是有用的，因為實現(xiàn)了跨越操作系統(tǒng)的能力，但還要提高數(shù)據(jù)傳輸性能。

6統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型

迄今為止，傳統(tǒng)的OPC技術已有3種不同的OPC服務器 – 數(shù)據(jù)訪問服務器、報警與事件服務器和歷史數(shù)據(jù)訪問服務器。
如果用戶需要獲取一個溫度傳感器的當前值，一個溫度超過限定值的事件和一個溫度的歷史平均值，那么他必須發(fā)送3個請求，訪問3個服務器。

用戶訪問過程數(shù)據(jù)、事件和歷史數(shù)據(jù)用不同的方法要花費很多的時間。
統(tǒng)一這3種對象模型可以使這樣的事情變得非常簡單，不僅對OPC產(chǎn)品的供應商有利，也對系統(tǒng)集成商和用戶有利。

7支持復雜數(shù)據(jù)結構

OPC的一個主要應用是對串行通信或者現(xiàn)場總線聯(lián)網(wǎng)設備的操作和監(jiān)視。
為了配置設備，OPC客戶機需要寫入數(shù)據(jù)類型，通過OPC服務器到達設備，包括數(shù)據(jù)結構元件的意義。

OPC基金會已經(jīng)創(chuàng)建了描述復雜數(shù)據(jù)結構的方法，即復雜數(shù)據(jù)規(guī)范。
大多數(shù)今天市場上的傳統(tǒng)OPC產(chǎn)品除了很少的例外，不能使用復雜數(shù)據(jù)規(guī)范。

8保證通信不丟失數(shù)據(jù)

最早定義的數(shù)據(jù)訪問，可以讓客戶應用程序周期獲得過程數(shù)據(jù)的當前狀態(tài)。
如果在OPC客戶機和遠程OPC服務器之間的物理通信連接發(fā)生了問題，數(shù)據(jù)通信會受到損壞。
當通信損壞時，傳輸?shù)絆PC客戶機數(shù)據(jù)會發(fā)生改變，甚至丟失。

這種數(shù)據(jù)丟失在有些數(shù)據(jù)訪問應用中不是關鍵的，諸如趨勢記錄、過程監(jiān)視或者過程顯示。
但在有些場合的應用中是非常關鍵的。
比如，OPC技術已經(jīng)成為這些區(qū)域的基礎，諸如化工或者石化工業(yè)，這些地方要求必須無縫地記錄數(shù)據(jù)。

為了達到這個目標，供應商需要實施特殊擴展的方法。
他們使用基于連接的監(jiān)視系統(tǒng)，確保對斷開的通信快速檢測，如果通信斷開能夠自動重新連接，在數(shù)據(jù)訪問服務器中有數(shù)據(jù)緩存、冗余、存儲和轉發(fā)功能。
這些擴展的方法很有用，但在傳統(tǒng)的OPC規(guī)范中沒有定義，會因供應商不同而不同。

9對非授權數(shù)據(jù)訪問而增加的保護

隨著自動化行業(yè)基于以太網(wǎng)的通信不斷增長，自動化和辦公室網(wǎng)絡已經(jīng)糾纏在一起。
垂直集成的想法產(chǎn)生了新的需求，這種類型的集成也帶來了新的安全風險。
OPC也增加了遠程維護和遠程控制概念的使用。

這里再一次提到，對外圍非授權的訪問，必須滿足更嚴格的信息安全要求。
隨著網(wǎng)絡犯罪、間諜和破壞活動的增長，信息技術安全越來越顯得重要 – 使用OPC也有了安全的要求。
傳統(tǒng)的OPC供應商沒有開發(fā)專有的預防措施，不能滿足這些安全要求。

0支持新的命令調(diào)用

在很多應用中，不僅讀寫數(shù)值非常重要，執(zhí)行命令也非常重要，諸如啟動或者停止一臺驅動器或者把一個文件下載到設備中。
OPC命令規(guī)范定義了執(zhí)行這些命令的方法，但這僅在OPC UA中有效，不能在傳統(tǒng)的OPC中使用