探索OPC UA（一）：OPC UA概述

本系列文章将为您详细介绍OPC UA。

TOP Server OPC Server采用业界领先的Kepware技术，是Software Toolbox’s OPC和原生HMI设备的连接软件，也是一款多线程应用程序，能够利用最新的双核处理器和多处理器技术最大化您的性能。其灵活而强大的功能可最大程度降低项目的生命周期成本；模块化架构和通用用户界面可以降低您的培训成本，因为在不同的驱动程序中使用了100种常用方法，帮助您学习TOP Server，并快速应用与其他驱动程序相同的知识。

TOP Server OPC Server最新试用版

什么是OPC UA/strong>

OPC UA标准是在OPC基金会设计的现有OPC标准的基础上发展而来的，以补充但不淘汰现有的OPC标准（例如DA，HDA和A＆E）。OPC UA旨在简化企业级集成，同时确保与现有OPC DA，HDA和A＆E服务器和客户端的兼容性和互操作性。关于OPC UA，有很多很棒的东西，但是，可以动手做很多事情。我们知道，因为Software Toolbox在OPC UA标准开发过程中一直很活跃，并且看到了其中的内容。

因此，在接下来的几周和几个月中，我们将在此处发布信息，以帮助您了解OPC UA以及我们的OPC UA产品计划。

OPC UA工作如何涉及Software Toolbox/strong>

像许多领先的OPC基金会成员公司一样，Software Toolbox以多种方式为OPC UA的工作贡献了开发人员资源，并且仍然是这一重要标准工作的一部分：

• 活跃于OPC UA早期采用者委员会
• 开发OPC UA测试用例以确保合规性
• 开发OPC UA文档
• 积极参与OPC UA法规遵从委员会
• OPC路演系列的联合开发人员和培训人员，向美国各地的用户介绍当前和将来的OPC技术。
• ISA2005参加了早期OPC UA概念的首次公开演示

适用于现有OPC用户的OPC-UA

OPC基金会已经发布了新的OPC统一体系结构或OPC-UA规范，并且有很多信息可以吸收。Software Toolbox和许多其他厂商已宣布计划在我们的主要OPC产品中支持OPC-UA。但是，这可能会带来压力，最重要的是，它可能会造成混淆！我今天需要紧急购买OPC-UA吗已安装的所有这些现有OPC服务器和客户端如何处理，它们已过时了应该只购买OPC-UA产品吗备好之前，我是否将被迫升级到启用OPC-UA的解决方案然有了新标准，我的供应商是否会放弃对现有OPC产品的支持indows Vista如何将所有这些因素考虑在内/p>

本文不是要研究OPC-UA的所有技术细节，而是要回答我们确定读者正在询问的这些更基本的问题。我们将关注OPC数据访问或DA标准，因为它是实践中使用最广泛的标准。任何使用OPC服务器从PLC，DCS或其他仪器收集数据并将其提供给HMI / SCADA或其他上游系统的人，最有可能使用OPC DA。

OPC DA将继续存在

您现有的OPC DA服务器是否以您需要的方式将所需的数据传递到HMI / SCADA系统就不是过时了。如图1所示，OPC UA在很大程度上试图以他们能理解的方式解决与企业级MES和ERP系统以更复杂的数据结构格式共享信息的问题。OPC UA通过提供处理复杂数据结构并将其以安全，可靠，面向服务的架构（SOA）进行传输的方式来实现。但是，来自车间设备的数据仍然必须来自某个地方。现在，“某个地方”是OPC DA服务器，并且将继续存在，因为OPC DA服务器的安装量很大。

在1级和2级工厂自动化系统中，OPC DA一直并将继续是这些层中硬件和软件系统之间通信的最推荐方法。OPC UA拓宽了使用OPC DA收集和可以收集数据的范围。这样做是因为OPC UA位于OPC DA服务器之上，通过OPC DA接口收集数据，并在面向服务的体系结构中将其提供给上游业务系统。

会有一天，有直接与设备通信的OPC UA服务器吗的，最终将发生这种情况，因为这是OPC UA的设计目标之一，它提供了一个完整的从上到下的实现方式，可用于从工厂车间检索数据并将其提供给企业服务水平。但是，如果您可以轻松地将OPC-UA / DA接口或包装器放置在现有OPC-DA解决方案之上，并以所需的方式将数据移至所需的上游，那么您是否会急于想出局更换您的OPC DA服务器能不是。这将需要升级您的HMI / SCADA客户，这将花费时间和金钱。OPC基金会正在努力发布OPC UA-DA包装器，以使现有的OPC DA服务器可以在供应商发布时与OPC UA客户端进行通信，从而保护您的投资并允许您前进。同样，OPC DA客户端将能够使用包装与启用OPC UA的服务器进行通信。

我们没有看到我们的OPC Foundation成员公司突然放弃对其OPC DA产品的支持。他们可能会利用OPC基金会对新标准的宣传，从而使您了解他们对OPC UA的计划，并引起您的注意，以使您成为客户。所有供应商都使用新技术公告来表明他们保持最新状态。想要保持健康并保持忠诚度的OPC DA产品的健康供应商，不可能马上淘汰他们的DA产品。他们将为未来提供清晰的移植路径，并支持他们的OPC DA产品。

那COM / DCOM呢/strong>

人们担心Windows Vista将把COM和DCOM从它们下面拉出来，而他们现有的OPC DA投资将失败。那根本不是真的。太多的Windows软件仍然依赖COM / DCOM，并且将持续很多年。对于Microsoft而言，确保没有人将制造商升级到Windows Vista的最可靠方法就是拔掉这些技术的插头。尽管OPC-UA确实提供了安全且防火墙友好的二进制，基于Web服务的传输，但您可能仍不需要匆匆忙忙进入OPC-UA。如果您的系统运行可靠并且可以提供所需的结果，并且不需要将数据移动到上游COM级别（不能选择COM / DCOM）的企业级系统，那么您可以很好地继续使用现有系统。如果您在使用DCOM时遇到问题，请考虑所有选择。迁移到OPC-UA可能是其中之一。市场上还有许多隧道产品，它们基本上可以代替您使用DCOM，以及有关设置DCOM的大量信息和教程，这些信息和教程可帮助许多用户无需购买其他软件即可开始工作。

新的Windows Vista怎么样/strong>

与Microsoft Windows的每个新发行版一样，最终用户，网络管理员和开发人员都可以使用多种新技术。据许多专家称，Windows Vista是微软迄今为止所做的最大的操作系统更改。

那么Vista中存在哪些对我来说重要的新技术吧，本文档中已经涉及的最重要的内容之一。Windows Vista包含一种称为Windows Communication Foundation（WCF）的技术，您可以说这是一个新系统，旨在取代DCOM作为传输方式，从而允许在软件/硬件之间交换数据，无论它们是否在同一计算机/设备上运行，或者位于LAN甚至Internet的不同位置。

什么是WCF而言之，它是一种可扩展的体系结构，允许您（最终用户和/或管理员）配置基础协议以交换数据和进行远程过程调用（RPC）。在街头聊天中，WCF为Windows应用程序相互交流提供了新工具。此外，位于WCF之上的应用程序不知道底层协议正在用作其下方的传输。除此之外，Microsoft还提供了几种协议，每种协议都考虑了不同的目标，例如速度（二进制），安全性（加密和完整性）和可扩展性（Soap / Xml作为原始文本）。开发人员还可以使用API创建自己的专有协议，该协议可以直接插入WCF。WCF的优点在于，您可以构建不知道承载数据的传输的Web服务。

那么，这与OPC UA如何配合设计和开发OPC UA时，出于前面提到的原因，与WCF合作是一个目标。但是，在做出OPC UA决定时，尚不知道Windows Vista的发布日期，而且尚未设置WCF规范，因此OPC基金会必须做出决定：等待，或创建可用作协议的专用协议。默认值，也可以在非Windows Vista计算机上使用）。OPC基金会选择不再等待，而是提供2个关键协议：高度优化，注重性能的二进制传输；和XML传输。请记住，OPC UA最终将允许您使用WCF或第三者开发的自定义协议来选择基础协议，无论其是由OPC基金会提供的。

OPC UA是一种可扩展的体系结构，这意味着它的设计使其体系结构中的层可以包含可互换的元素，这些元素可以与它上面和下面的那些层无缝地协同工作。Windows Vista通过提供WCF来增加此功能，该WCF允许OPC UA无缝利用现有技术。

OPC UA的性能与OPC DA相比如何/strong>

在回答有关性能的问题之前，至关重要的是要了解OPC UA如何交换数据与OPC DA之间的一些关键区别。

OPC UA在发送所有消息之前对其进行数字签名。在接收端，可以验证数据包以确保在传输过程中数据包未被篡改。此外，OPC UA可以加密正在发送的数据。OPC UA还可以编码简单类型，例如布尔值，整数和浮点数等，但也可以编码复杂类型，例如包含深度嵌套的x级嵌套结构的结构。最后，OPC UA要求接收者确认每个传出数据包，否则该数据包将被缓冲并稍后重新发送。

OPC DA不执行上述任何操作。当然，技术上的优势是更多的功能可能需要额外的开销当然，CPU建造商依赖于此，因此有理由购买其新芯片！但这如何转化为REAL性能PC基金会以实验室测试和运行受控测试的形式进行了一些测试，从而可以从中了解到问题所在，现有的OPC DA Server可以提供数据：

• OPC数据客户端（用C ++编写）
• OPC UA客户端（用C＃.NET编写）

进行所有测试时，OPC DA Server仅与一个客户端通信，以保持测试尽可能纯净。测试包括改变测试中使用的项数，以及改变生成新数据值的频率，这反过来导致服务器将数据“推送”给客户端。

该测试很简单：测量OPC服务器和客户端之间的数据吞吐量。结果很有趣，但不是决定性的，因为在测试时，UA客户端应用程序中有调试代码，并且所用的API不是发行版。测试确实发现是的，传统的OPC DA客户端可以更快地使用数据，但是请记住，OPC DA客户端没有执行OPC UA客户端正在执行的任何安全检查。另一个有趣的发现是，对于大型，复杂的数据集，OPC-UA速度更快，这是有道理的，因为它在设计时就考虑了复杂的数据。OPC DA倾向于更多地面向标签或项目，因此使用OPC DA可能很难移动复杂的结构。

关于性能的更重要一点是要有一些看法，并记住OPC UA是针对企业级应用程序的。还记得我们之前所说的OPC DA仍然非常适合HMI级别吗常在HMI级别上可以找到经常需要的超高性能。随着您在企业链上的发展，性能要求得到了缓解，但是安全性变得更加重要。如果以这些术语来看待，要求OPC UA快于OPC DA并没有实际意义，因为OPC UA的典型用例是性能约束通常是几秒钟而不是HMI级别几毫秒的情况！

摘要

总而言之，OPC UA将为您创造机会，利用现有的OPC-DA服务器已安装的基础以及它们提供的有价值的数据做更多的事情。您将不必拆掉现有的OPC服务器并更换它们，供应商也不应急于放弃支持。对于HMI / SCADA到设备的通信，OPC DA将仍然是首选的连接方法，OPC UA将为企业打开大门。

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来源：慧都