为什么需要OPC?
随着自动化的发展,工厂的自动化程度越来越高,面临着问题:
设备之间,设备与应用程序之间交互数据
- 不同产商设备/应用程序具有不同接口/通信协议,如何简单快速连接?
- 采集的数据及数据用途是否有明确定义?
- 合作伙伴发生变化是否需要重新定义/开发?
- 机密数据传输的时候是否安全?
基于上述所面临的问题,是否有一种通信方式,能够帮我们解决所有的问题呢?
OPC的出现为我们解决了大问题。
什么是OPC?
OPC(Object Linking and Embedding(OLE) for Process Control)用于过程控制的OLE
或者:Open Platform Communications 开放平台通信
是一个工业标准,该标准由OPC基金会管理
是一个标准化、与供应商无关的软件接口
为不同硬件制造商与软件开发商的数据交互建立了桥梁
随着不断的发展,OPC包含OPC Classic(早期的OPC) 和OPC UA
OPC Classic
- 以Microsoft公司的OLE/COM技术为基础
- 为访问过程数据,报警和历史数据提供单独的定义
典型用例
优点:不需要定义一个网络协议或进程间通信机制。
缺点:1.依赖windows平台;2.DCOM配置非常麻烦
有了OPC之后,对于不同的设备接口,我们都可以统一使用OPC Server和各种设备通讯。上层只需要开发OPC客户端就可以实现和不同厂商的不同接口设备进行方便快捷的通讯。
OPC UA(OPC Unified Architecture/OPC统一架构)
- 基于可靠的TCP/IP通讯协议,替代OPC Classic的COM/DCOM
- 将OPC Classic中各个规范的所有功能集成到一个可扩展的框架中
- 较OPC Classic有更强更多的优点
- 简化客户端的编程
OPC服务器和客户端的区别
1.执行的功能不同。OPC服务器给OPC客户端提供接口;OPC客户端通过这些接口来获取硬件设备的信息。
2.运行机制不同。
为什么OPC UA大势所趋?
OPC UA特点
平台独立性:
硬件平台:传统PC硬件、云服务器、PLC、微控制器(ARM等)
操作系统:Microsoft WindowsApple OSX Android或任何Linux发行版本等
安全性:
会话加密:信息以不同的加密级别安全地传输
信息签名:信息签名可以保证准确和完整的接收信息
身份认证:每个UA的客户端和服务器都要通过X509证书认证,从而决定哪些应用程序和系统可以互相连接。
用户控制:可对用户进行身份验证,并且可以进一步限制或增强用户访问权限等
信息模型完整,可扩展
下图中,左下角的部分设备SIMATIC SS, S7-300, ET 200, S7-1200, S7-1500等均为RS485通讯接口,走的通讯协议也各不相同,profibus DP, S7 communication, Open communication;右下角的部分设备SIMATIC SS, S7-400, S7-1200, S7-1500均为profinet接口,走的通讯协议也各不相同,S7 communication, Open communication, profinet,SNMP等。
如果这些设备均要与上位软件进行OPC通讯,如何实现呢?需要额外通过SIMATIC NET软件,SIMATIC NET软件中集成了不同的接口,DP OPC server, S7 OPC server, S/R OPC server, PN IO OPC server,SNMP OPC server,可以与不同的设备介质进行通讯,然后由SIMATIC NET软件再与上位的OPC DA客户端进行OPC的通讯。
以S7-1200为例,如果与支持OPC DA的客户端软件进行通讯的时候,由于OPC DA是基于微软间的COM/DCOM技术开发的,所以S7-1200的CPU是无法直接继承OPC DA的OPC服务器,这时候需要加入SIMATIC NET的OPC软件作为桥梁中转,S7-1200与SIMATIC NET进行通讯,SIMATIC NET再与上位的监控软件进行OPC DA通讯,这样就间接地实现了西门子设备与监控软件数据的通讯交互,但是前提,中间需要加OPC软件进行中转。
OPC UA的出现,由于它与平台无关,那么更多的设备能够集成OPC UA客户端或服务器的功能,那S7-1200集成了OPC UA服务器的功能,这样就可以直接与监控软件进行OPC UA的通讯,中间不需要增加任何其它的硬件或软件,所以这样带来的通信便利性比较明显,直接就可以通信。
OPC UA通信和PROFINET通信完美协作