在4月的最后一周OPC基金會舉辦了連續5天的OPC Day在線活動。在線活動由OPC基金會和微軟、施耐德、Unified Automation等全球行業專家從多個角度介紹了OPCUA的最新動態。5天介紹把OPCUA的應用范圍帶入了一個新高度，從能源話題到基于功能安全的研究，從Pub/Sub應用到OPCUA在現場層、數字化和資產管理。雖然涉及的范圍有些是新研究方向，有些是行業最新的落地實踐，但對于國內大部分企業，涉及的內容還是有些空中樓閣。

所以我們將通過接下來三期文章，重點通過OPCUA技術的進化史、OPCUA的軟件架構和合適的OPCUA開發工具三個維度介紹OPCUA的現狀。旨在能夠為希望使用OPCUA的朋友提供從入門到進階的知識渠道。

OPCUA技術的前身

OPCUA技術的前身是1996年發布的Classic OPC。最成功的Classic OPC標準是OPC數據訪問（OPC Data Access），它被設計成通信驅動的接口。此接口允許在自動化設備上以標準化的形式讀取和寫入數據。主要使用對象是HMI和SCADA系統，以獲取不同供應商設備統一的軟件接口和數據。

隨著Classic OPC的成功應用， 即成為自動化金字塔結構中不同層級之間的標準接口。但由于OPC對COM的依賴性以及使用DCOM的限制，不能將OPC用于遠程訪問，最終導致無法得到更廣泛的使用。

因此，OPC UA（OPCUnified Architecture）誕生的目標，就是希望設計一種能夠取代現有基于COM的特性同時不損失任何功能和性能的新規范。此外，它還要滿足能夠覆蓋所有獨立系統平臺的需求，也包含描述復雜系統的豐富的可擴展接口和建模能力。覆蓋范圍可從嵌入式系統到SCADA和MES甚至DCS和ERP系統，讓OPC技術的使用范圍擴展到更多應用領域。

基于對新一代OPC的更多功能需求，由來自40多家組織的代表組成最初的工作組。在該工作組中，OPC基金會定義了如何描述和傳輸數據，而協作的其他組織根據其特定信息模型定義各自需要的描述和傳輸數據內容。為了達到最初定義的目標，OPC UA按照不同層次定義不同功能。

OPC UA層次結構

為了涵蓋Classic OPC中已使用的所有成功的服務，在OPC UA基礎服務（OPC UA Base Services）的上層為信息模型定義了對應的服務功能。DA定義了對指定過程數據的操作，例如模擬或數字量的建模以及如何發布。Alarm& Conditions（AC）定義了報警管理和狀態監控功能的高級模型。Historical Access（HA）定義了訪問歷史數據和歷史事件的機制。Programs（Prog）定義了啟動、操作和監視程序執行的機制。

其他組織能夠基于OPC UA信息模型層（Specifications of InformationModels of other Organisations）建立專屬模型，并通過OPC UA發布他們規范化信息。例如，已經在OPC UA進行FDI標準和PLCOpen。FDI包括電子設備描述語言（EDDL）和現場設備工具（FDT），它用于描述、配置和監視設備。PLCopen是一種用于PLC的編程語言標準。除了其他組織進行的規范集成，設備制造商信息模型也可以通過使用UA基礎功能、OPC模型或其他基于OPC UA的信息模型定義。

OPC UA技術在OPC技術的基礎上做了大幅的改進，不僅適用于傳統的過程控制的數據監控類應用，其應用范圍擴展到從嵌入式的傳感器到現場級控制器，到HMI/SCADA系統以及MES和ERP系統，甚至現在一些云服務商在提供工業云通訊的解決方案時也支持OPC UA。2015年，憑借具備信息模型建模和通訊加密的能力，OPC UA正式作為工業4.0參考架構模型里唯一推薦的通訊層規范。

OPC UA的發布解決了Classic OPC對于Windows COM/DCOM依賴的局限性以及其他功能上的限制。同時增強了通訊的安全機制、加強了數據建模等能力。所以，我們可以說Classic OPC被設計成設備驅動接口，而OPC UA被設計成系統接口。它不僅是一種通訊協議，更是一種系統描述方法。

審核編輯 ：李倩