在工业物联网解决方案中采用OPC UA
传统自动化系统和云服务之间的数据交换常常引发用户对互可操作性和安全性的担忧。OPC UA提供的安全功能有助于高效解决这些问题。
简述
- 长期以来，OPC（开放平台通信）一直是工业应用中的标准，可实现简单快速的实施流程，但在可扩展性和灵活性方面有一定限制。
- OPC UA（统一架构）的开发标志着重大改进，旨在实现自动化过程与跨不同平台IT系统之间的安全、标准化通信。
- 其架构支持更强可扩展性、互可操作性和先进的安全功能，是现代工业环境的理想选择。
- OPC UA的互可操作性显著提升，为工业物联网应用带来了众多优势。
什么是OPC UA？
OPC UA协议于2008年发布，是确保不同数字系统之间互可操作性的主要标准之一。此解决方案与工业物联网的理念完全一致。
OPC UA的一大显著优势是与OPC Classic及其功能完全兼性。但OPC Classic仅在Windows系统中运行，而OPC UA支持多个平台，如Apple、Android、Linux和Windows，具有更广泛的兼容性。
OPC Classic和UA共享多个核心功能，例如本地和网络服务器发现、分层数据表示和基于访问权限的受控读/写操作。此外，OPC UA还与多种硬件兼容，包括传统计算机、可编程逻辑控制器、微处理器和云服务器。
OPC UA中的消息格式和安全性
OPC UA中的消息交换同时出现在设备层和更高的系统层面，主要使用两种格式：UA二进制编码与XML。这些格式定义了消息的编码和解码方式。
UA二进制编码常用于设备层面，因为它需要更少的处理能力且提供更高性能。其设计用于高效编码和解码，并仔细考虑数据大小以优化速度。
另一方面，XML则用于高层信息交换。客户使用OPC UA协议解读XML消息，可高效实现数据的序列化与反序列化，使XML在处理复杂数据时表现更为强大。
在安全性方面，OPC Classic主要依赖Microsoft的COM和DCOM协议。OPC UA引入了自己复杂的安全架构，同时纳入公开密钥基础设施（PKI）和工业标准x.509证书。它还支持身份验证、加密、授权及其他高级安全措施，从而确保数据完整性和机密性。
通信协议
OPC UA使用两种传输协议定义了客户与服务器之间的通信：OPC TCP和SOAP/HTTP(s)。OPC TCP是一种专用协议，仅OPC UA客户可以解读其传输的信息。客户端与服务器之间双向通信，并被安全地封装在二进制结构中。
通过使用HTTP(s)的SOAP传输消息。与OPC TCP不同，这种方法为数据解读提供了更广泛的可能性，甚至可以通过标准网页浏览器访问。此方法在工业环境中广泛应用。
OPC UA在工业物联网中的优势和用途
OPC UA协议支持垮平台互可操作性，同时确保安全性和可扩展性。它是实现工业物联网系统集成的关键标准。
OPC UA实现了通信透明化，显著降低了不同制造商之间的集成挑战。因此，制造商越来越需要使用该协议来提供所有相关信息。
Netilion生态系统 - 工业物联网架构
OPC UA为将现场设备数据集成至上层系统提供了清晰高效的方法。尽管MQTT（消息队列遥测传输）也常用于直接连接设备，OPC UA始终是工业环境中结构化与安全数据交换的基石。
OPC UA与JavaScript、JSON和REST API
工业物联网的主要挑战之一是如何利用采集的数据进行分析，并生成可行见解。OPC基金会已展示了将OPC UA与API结合的应用实例，类似方案也可通过工业物联网服务（如Netilion）实现。
Netilion Connect是API互联服务，包括OPC服务器附加组件，可直接与OPC UA客户端集成。通过OPC UA服务器，数据可以无缝集成至其他解决方案中，如MES或SCADA。
将OPC UA服务器用作客户端应用程序的连接层具有以下优势：无需现场安装，可减少初期基础设施成本和维护工作量。仅需互联网连接，部署过程快速且经济高效。
数据采集通常依赖JSON进行编程，并通过JavaScript实施。随着信息技术与自动化技术的持续融合，编程语言将在工业环境中日益普及。
