導讀

在工控領域，設備間識別與互聯是控制的關鍵，不同需求的從業人員針對不同行業制定了許多通訊協議和標準。OPC(OLE for Process Control)是一個用于控制對象鏈接與嵌入的通信協議，基于微軟公司的OLE技術為運行在Windows的應用程序和現場過程控制應用提供數據互通功能。經過長期發展，OPC不斷更新其規范和功能并提出了第二代OPC標準——OPC Unified Architecture。

目錄

1、OPC UA簡介

2、OPC UA解決了傳統工控行業痛點

3、Prosys OPC UA SDL for JAVA介紹

4、Prosys OPCUA案例分析

01 OPC UA簡介

該標準因其支持足夠多的自動化廠商的自動化設備而在2010年成為國際標準，而在近十年間，隨著工業互聯網的不斷發展、應用市場規模的不斷擴張，OPC UA強大的數據建模和豐富的平臺服務使得這個基于應用層的協議也被更多的物聯網(IOT)供應商所重視和接受。

目前，OPC UA協議的收發機制主要是采用服務器-客戶端模式和服務器發布訂閱兩種模式來實現。對于服務器-客戶端模式，客戶端可通過服務器獲得相對應的權限，以統一架構為參考對象來設計通信范式，服務器通過定義的相關功能來接收客戶端的請求，并對指令做出相應，這一過程中的每個相應信息都單獨發送給對應客戶端，以此實現服務器和客戶端的交互。而發布/訂閱模式(PubSub)則是引入中間件，發布者發布信息到中間件，訂閱者可以通過中間件來接收對應地信息內容，不需要去對發布者進行更多的核實。

由于OPC UA已經定義了應用于多個行業的核心模型，協議配置人員僅需調用即可實現功能，但與此同時，協議設計人員也可以自己建立和設計專屬模型，來應對實際的應用需求，協議內部信息的數據類型和結構在配置文件中定義。

02 OPC UA解決了傳統工控行業痛點

在傳統工控自動化領域中，軟件發展整體是依托于硬件的發展的，即在設備條件不適應的情況下，軟件系統本身并沒有更新的動力，工業客戶也并沒有相關的需求。而在工業4.0和物聯網高速發展的今天，工業互聯網也作為重要內容被寫入十四五規劃，疊加疫情等因素的客觀影響，越來越多的應用和需求被要求在終端實現，即要求服務器提供和維護方需要更多更專業的軟件知識來應對各種情況。因此，在當前的中國自動化工業中的體系搭建始終面臨著人才不愿留，培養難度大的客觀情況。

另一方面，得益于中國龐大的市場和ToC應用需求的開發，在軟件領域，已基本實現高精細化作業，單一類型語言的從業者只需不斷更新該語言的技術儲備，即可與其他從業人員共同維護開發某一產品。在這種思潮影響下，JAVA作為一種集成度高的面向對象語言，也就自然而然地成為了軟件領域的熱門語言之一。

03 硬件在環（HiL）仿真方式

更多的自動化設備生產廠商或協議支持服務商主動去適配高級編程語言，在OPC UA里就有由Prosys OPC推出的軟件開發工具包Prosys OPC UA SDK for Java。該開發包連接了高級編程語言和應用層協議，其通過內設Java代碼生成器的方法，來自動創建代碼，以此幫助配置人員提供和使用OPC UA 數據構建。

同其他SDK一樣，配置人員可以使用標準的OPC UA模型，或者使用我們的OPC UA 建模器設計自己的OPC UA模型，并將其導入到SDK 。Java代碼生成器會負責其余部分，并確保應用程序中最可靠的操作。Prosys OPC UA Java SDK是使用OPC UA通信開發高級系統的可靠選擇。Java軟件開發支持所有運行JavaSE6(JRE1.6)，JavaSE7(JRE1.7)和JavaSE8(JRE1.8)的平臺。

04 軟件在環（SiL）仿真方式

當前已經有多個生產領域使用OPCUA來適配互聯。例如，Weber在世界市場中是切片機技術領域的領導者，其目標是為機器配備一個新的SCADA系統，現有機器應立即使用更新模塊的新功能。新架構應基于主干，在工業PC上提供中間件，能夠映射機器的所有業務流程。現有的“經典”應用程序應在必要時進行封裝，并與新功能聯系起來。同時，應提供新的功能。Weber發現了OPC UA，它包含當前在機器和工廠工程中的軟件工程所需的所有組件。同時實現的OPC UA接口完成了到與機器通信的所有客戶端的鏈接。

Flux是一款結合FLIR視頻檢測系統使用的智能軟件平臺，可用于采集由硬件視頻探測器生成的交通數據、事件、報警和視頻圖像。整個Flux服務器采用Java代碼編寫，支持Windows和Linux操作系統。通過使用Prosys OPC UA Java SDK軟件庫，輕松實現了將OPC UA接口添加到Flux服務器上。

NextNine旨在通過自動化、主動、遠程產品服務來改善客戶服務機構的績效。NextNine虛擬支持工程師（VSE）是一款基于Java的軟件，具備靈活可擴展的特性，可通過“編程”來監控所支持產品的各種組件，包括應用程序、操作系統、數據庫和網絡組件等。而Prosys OPC UA Java SDK則是NextNine在VSE中實現OPCUA客戶端的服務支持供應商。

VSE是一個基于Java的軟件,具備靈活可擴展的特性,可以編程來監控所支持的產品多種組件,包括應用程序、操作系統、數據庫以及網絡組件等。VSE通過內置的支持協議,如Telnet,FTP,DBI,SNMP及WMI,與其支持的產品進行通信。為了更好地迎合在過程控制和工業自動化領域中的服務支持需求,NextNine將OPC UA添加到網絡協議套件中,從而簡化了與所支持系統OPC通信的過程。

結語

我們認為。OPC UA作為重要的自動化標準協議之一，必將在中國工控自動化建設中發揮其作用，面對當前軟硬件人才培養差異的現狀與培養體系和市場環境的慣性帶來的供需錯位，在長遠的將來，必將是推動綜合素質人才的全面培養。而在當下，基于JAVA的OPC UA協議開發工具包可以視作一種先期嘗試和低成本解題方案，值得進一步關注、討論、應用和推廣。