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統(tǒng)一架構(gòu)

2008年發(fā)布的OPC統(tǒng)一架構(gòu)(UA)將各個(gè)OPC Classic規(guī)范的所有功能集成到一個(gè)可擴(kuò)展的框架中,獨(dú)立于平臺(tái)并且面向服務(wù)。


這種多層級(jí)方法實(shí)現(xiàn)了最初設(shè)計(jì)UA規(guī)范時(shí)的目標(biāo):

    ? 功能對(duì)等性:所有COM OPC Classic規(guī)范都映射到UA

    ? 平臺(tái)獨(dú)立性:從嵌入式微控制器到基于云的基礎(chǔ)設(shè)施

    ? 安全性:信息加密、身份認(rèn)證和審核

    ? 可擴(kuò)展性:添加新功能而不影響現(xiàn)有應(yīng)用程序的能力

    ? 信息模型完整性:用于定義復(fù)雜信息


功能對(duì)等性

基于OPC Classic的成功,OPC基金會(huì)推出了新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)OPC UA。 OPC UA實(shí)現(xiàn)了所有OPC Classic的功能,并有以下的增強(qiáng)和超越:

    ? 發(fā)現(xiàn):在本地PC或網(wǎng)絡(luò)上查找可用的OPC服務(wù)器

    ? 地址空間:所有數(shù)據(jù)分層顯示(例如文件和文件夾),用于OPC客戶端發(fā)現(xiàn)、利用簡單和復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

    ? 按需:基于訪問權(quán)限讀取和寫入數(shù)據(jù)/信息

    ? 訂閱:監(jiān)測數(shù)據(jù)/信息,并在當(dāng)值變化超出客戶端的設(shè)定時(shí)報(bào)告異常

    ? 事件:基于客戶端來設(shè)定通知重要信息

    ? 方法:客戶端可以基于服務(wù)器定義的方法來執(zhí)行程序等

OPC UA產(chǎn)品和OPC Classic產(chǎn)品之間的集成可以通過COM/Proxy Wrappers輕松實(shí)現(xiàn)。


平臺(tái)獨(dú)立性

鑒于市場上有各種各樣的硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng),平臺(tái)獨(dú)立性就顯得至關(guān)重要。OPC UA包含但不限于以下平臺(tái)及系統(tǒng):

    ? 硬件平臺(tái):傳統(tǒng)PC硬件、云服務(wù)器、PLC、微控制器(ARM等)

    ? 操作系統(tǒng):Microsoft Windows、Apple OSX、Android或任何Linux發(fā)行

版本等

OPC UA為企業(yè)之間的互操作性提供必要的M2M、M2E及兩者之間的基礎(chǔ)架構(gòu)。


安全性

企業(yè)在選擇技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)最重要的考慮之一是安全性。OPC UA在通過防火墻時(shí)通過提供一套控制方案來解決安全問題:

    ? 傳輸:定義了許多協(xié)議,提供了諸如超快OPC二進(jìn)制傳輸或更通用的SOAP-HTTPS等選項(xiàng)

    ? 會(huì)話加密:信息以不同的加密級(jí)別安全地傳輸

    ? 信息簽名:信息簽名可以保證準(zhǔn)確和完整的接收信息

    ? 測序數(shù)據(jù)包:通過排序消除了已發(fā)現(xiàn)的信息重放攻擊

    ? 身份認(rèn)證:每個(gè)UA的客戶端和服務(wù)器都要通過X509證書標(biāo)識(shí),從而決定哪些應(yīng)用程序和系統(tǒng)可以互相連接

    ? 用戶控制:應(yīng)用程序可以要求用戶進(jìn)行身份驗(yàn)證(登錄憑據(jù),證書等),并且可以進(jìn)一步限制或增強(qiáng)用戶訪問權(quán)限和地址空間“視圖”的能力

    ? 審計(jì):記錄用戶和/或系統(tǒng)的活動(dòng),提供訪問審計(jì)跟蹤


可擴(kuò)展性

OPC UA的多層架構(gòu)提供了一個(gè)“面向未來”的框架。諸如新的傳輸協(xié)議、安全算法、編碼標(biāo)準(zhǔn)或應(yīng)用服務(wù)等創(chuàng)新技術(shù)和方法都可以并入OPC UA,同時(shí)保持現(xiàn)有產(chǎn)品的兼容性。今天的UA產(chǎn)品能夠與未來的UA產(chǎn)品互聯(lián)互通。

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信息模型完整性

OPC UA信息建模框架將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信息。通過完全面向?qū)ο蟮墓δ埽词故亲顝?fù)雜的多層級(jí)結(jié)構(gòu)也可以建模和擴(kuò)展。

這一框架是OPC統(tǒng)一架構(gòu)的基本元素。它定義了利用OPC UA公開信息模型所需的規(guī)則和基本模塊。雖然OPC UA已經(jīng)定義了應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)的核心模型,但是合作組織可以在這基礎(chǔ)上建立其專屬模型,并通過OPC UA公開其專屬信息。

OPC UA還定義了信息模型的訪問機(jī)制。

    ? 查找機(jī)制(瀏覽),以查找實(shí)例及其語義

    ? 讀寫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的操作

    ? 執(zhí)行方法

    ? 通知數(shù)據(jù)和事件

對(duì)于客戶端-服務(wù)器通信,可通過服務(wù)器獲得全方位的信息模型訪問權(quán)限,并且基于面向服務(wù)的架構(gòu)(SOA)的設(shè)計(jì)范式,服務(wù)提供商通過該范式接收請(qǐng)求,處理請(qǐng)求并將結(jié)果返回給服務(wù)提供商。

發(fā)布/訂閱(PubSub),是數(shù)據(jù)和事件通知的一種替代機(jī)制。在客戶端-服務(wù)器通信中,每個(gè)通知都安全傳送給單個(gè)客戶端,而PubSub已針對(duì)多對(duì)多配置進(jìn)行了優(yōu)化。

使用PubSub,OPC UA的應(yīng)用程序不會(huì)直接交換請(qǐng)求和響應(yīng)。而是,發(fā)布者將消息發(fā)送到Message Oriented Middleware(面向消息的中間件),訂閱者無需知曉。同樣,如果訂閱者對(duì)某些特定數(shù)據(jù)感興趣,可以將包含此數(shù)據(jù)的信息打包處理,同樣無需知曉數(shù)據(jù)的來源。

數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)在配置文件中定義。例如,現(xiàn)有的OPC Classic規(guī)范被建模為UA配置文件,也可以由合作組織擴(kuò)展.