OPC
OPC
發布日期：2022-01-04
摘抄騰訊新聞，網址：https://new.qq.com/rain/a/20210917A01NJI00
2.1.OPC技術的發展
OPC，最開始的解釋為OLE for Process Control，誕生于上世紀90年代，主要面向自動化行業，意在為來自不同生產商的工業設備通訊建立一整套開放的接口、屬性和方法標準集。它設計之初基于的是微軟的OLE、COM、DCOM等技術，而這些技術則集成在Windows操作系統中，OPC隨著工業自動化的快速發展，以及搭載Windows的PC和IPC的快速普及而得以推廣。
OPC解決了工業設備的跨廠商平臺通訊的問題，但是由于它對Windows中DCOM等技術的依賴，使得它不能在Linux或其它系統中使用。也就是說，OPC并沒有解決設備操作系統的跨平臺通訊問題，也因此，新一代的技術--OPC UA應運而生。
UA是Unified Architecture（統一架構）的縮寫。而為了方便把舊一代與新一代OPC技術統稱區分開來，業內一般把舊一代的OPC稱為OPC classic，新一代的稱為OPC UA。OPC UA在協議制定之時，就特地拋棄了DCOM等技術，這也使得OPC UA不向下兼容。制定者們重新定義了一系列底層連接與管理的標準，不再把這些工作拋給Windows系統，從而使得OPC UA能跨操作系統平臺運行，甚至也能運行在無系統的嵌入式設備中。OPC UA協議使得OT與IT全域的、真正的跨平臺標準通訊成為可能。
此外，由于Windows系統中系統組件容易受到其它應用的影響，且一旦損壞不易修復，依賴于DCOM組件的OPC classic通訊也自然較為脆弱，不適合長距離通訊，一般只能在廠級局域網內通訊，而OPC UA則一并解決了這個問題，即使物理距離相隔甚遠的設備，只要Server端有公網IP，能ping得通，一般就也能建立起OPC UA通訊。
2.2.OPC系統升級的需要與難題
目前在工業生產，尤其是制造業中，不少設備與車間中控組態系統，乃至是更上層的廠級、企業級管理系統都采用OPC技術進行通訊，這其中包含了不少使用OPC classic的老舊設備和系統。在當下工業4.0的升級浪潮中，OPC classic實際上已經處于逐步淘汰的階段，相關型號也逐漸開始停產，新設備大多采用OPC UA取代之，整個行業范圍內OPC系統升級的需求越來越大。
在這升級過程中，有一個問題凸顯了出來：OPC classic與OPC UA完全不兼容，如果直接淘汰全部OPC classic設備和控制系統，升級到OPC UA的對應產品，那么將會為企業帶來巨大的采購開銷與折舊浪費，這通常是難以被接受的；而老舊的OPC classic產品已經逐步被淘汰，繼續使用老設備也會為企業帶來額外的維護成本與故障損失。此外，OPC classic在遠程通訊中的缺陷，也導致了企業數據需要先經歷一步協議轉換，而后才能順利被收集起來統一管理。
面臨升級需要，目前很多企業的做法是將其中部分最老舊的生產線整條淘汰，而在新生產線或者新廠區中完全采用新的OPC UA產品。但這種方法實際上也會產生另外兩個令人頭疼的問題：一是兩套系統之間完全隔離，數據若需要統籌管理，則需要在兩套系統之上額外建立一套系統對他們進行數據整合；另一個是，如果我們把目光聚焦到整條被淘汰的老舊生產線上，這其中，其實仍有不少的狀態依然良好的軟硬件能繼續投入生產，連帶的整線淘汰實際上仍然是帶來了不少折舊浪費。
2.3.OPC系統平衡升級解決方案
在產業升級中面對以上難題，很多企業都迫切希望找到最佳的解決方案。正因如此，廣州虹科攜手合作伙伴，為行業提供了一個平穩的OPC 系統升級解決方案——OPC UA Tunneller軟件平臺。該軟件平臺包含兩大主要功能，一個是OPC classic遠程連接助手，另一個是OPC classic與UA相互轉換功能。
2.3.1.遠程OPC classic數據穩定傳輸
舉一個形象的例子來說，OPC classic遠程連接助手相當于是在Server和Client兩臺電腦之間建立一個通訊隧道，隧道的兩端出口就是分別安裝在兩臺電腦上的Tunneller軟件，OPC classic數據通過Tunneller提供的接口進入隧道，而隧道則保護著其中的數據不受復雜的網絡環境影響，最終順利讓數據到達另一側。
這其中一個典型應用案例就是我們的一個著名跨國企業用戶--他們在國內多地的工廠中使用帶有OPC classic上傳功能的組態系統，并且有一套用OPC classic作為輸入協議的數據管理系統，以往他們的做法只是將幾個工廠的數據匯集到該城市的一個系統中。但在這次的升級浪潮當中，他們希望在國外某地租用一個大型數據中心，在城市級系統的基礎上進行擴容，同時把國內外多地的工廠數據全部接入到該中心進行統一管理。在了解了多個OPC解決方案后，最終他們選擇了虹科的Tunneller平臺，來幫助他們建立這種跨國距離級別的OPC classic連接。
在這次升級當中，該企業工廠中的物理設備并沒有發生改變，只是加裝了一個軟件，就能讓他們提前享受到OPC UA一般的遠程連接便利性。他們的管理平臺大體上用的仍然是之前已有的，只是做了一些擴容優化，因而實際升級的人力物力成本都較低，升級速度也大幅縮短，這就是一種相對平穩的OPC系統升級方案。
2.3.2.OPC classic與OPC UA相互轉換
OPC classic與UA相互轉換功能則非常好理解了。Tunneller實際上是為Client端的訪問進行了一次代理，然后將訪問到的Server地址空間進行了一次映射，映射回Client所用的協議，這樣OPC classic與UA相互之間就能進行數據交換。一言以蔽之，Tunneller充當了一個實時協議翻譯的工作，使得通訊雙方能相互理解。
在我們的大多數客戶案例當中，客戶會優先升級他們的上層管理軟件，以便更好地配合新產線中的UA設備。此時，為了能把之前的PLC也納入統一管理的范疇，客戶會使用Tunneller，把PLC中的OPC classic Server轉成UA Server，以供管理系統的UA Client與之建立連接并訪問。如此一來，客戶可以提前享受到基于OPC UA的新管理軟件統一管理所有設備帶來的便利與附加商業價值，而無需一下子完成所有設備的淘汰和重新采購，這仍是我們所說的一種典型而平穩的OPC系統升級方案。
2.1.OPC技術的發展
OPC，最開始的解釋為OLE for Process Control，誕生于上世紀90年代，主要面向自動化行業，意在為來自不同生產商的工業設備通訊建立一整套開放的接口、屬性和方法標準集。它設計之初基于的是微軟的OLE、COM、DCOM等技術，而這些技術則集成在Windows操作系統中，OPC隨著工業自動化的快速發展，以及搭載Windows的PC和IPC的快速普及而得以推廣。
OPC解決了工業設備的跨廠商平臺通訊的問題，但是由于它對Windows中DCOM等技術的依賴，使得它不能在Linux或其它系統中使用。也就是說，OPC并沒有解決設備操作系統的跨平臺通訊問題，也因此，新一代的技術--OPC UA應運而生。
UA是Unified Architecture（統一架構）的縮寫。而為了方便把舊一代與新一代OPC技術統稱區分開來，業內一般把舊一代的OPC稱為OPC classic，新一代的稱為OPC UA。OPC UA在協議制定之時，就特地拋棄了DCOM等技術，這也使得OPC UA不向下兼容。制定者們重新定義了一系列底層連接與管理的標準，不再把這些工作拋給Windows系統，從而使得OPC UA能跨操作系統平臺運行，甚至也能運行在無系統的嵌入式設備中。OPC UA協議使得OT與IT全域的、真正的跨平臺標準通訊成為可能。
此外，由于Windows系統中系統組件容易受到其它應用的影響，且一旦損壞不易修復，依賴于DCOM組件的OPC classic通訊也自然較為脆弱，不適合長距離通訊，一般只能在廠級局域網內通訊，而OPC UA則一并解決了這個問題，即使物理距離相隔甚遠的設備，只要Server端有公網IP，能ping得通，一般就也能建立起OPC UA通訊。
2.2.OPC系統升級的需要與難題
目前在工業生產，尤其是制造業中，不少設備與車間中控組態系統，乃至是更上層的廠級、企業級管理系統都采用OPC技術進行通訊，這其中包含了不少使用OPC classic的老舊設備和系統。在當下工業4.0的升級浪潮中，OPC classic實際上已經處于逐步淘汰的階段，相關型號也逐漸開始停產，新設備大多采用OPC UA取代之，整個行業范圍內OPC系統升級的需求越來越大。
在這升級過程中，有一個問題凸顯了出來：OPC classic與OPC UA完全不兼容，如果直接淘汰全部OPC classic設備和控制系統，升級到OPC UA的對應產品，那么將會為企業帶來巨大的采購開銷與折舊浪費，這通常是難以被接受的；而老舊的OPC classic產品已經逐步被淘汰，繼續使用老設備也會為企業帶來額外的維護成本與故障損失。此外，OPC classic在遠程通訊中的缺陷，也導致了企業數據需要先經歷一步協議轉換，而后才能順利被收集起來統一管理。
面臨升級需要，目前很多企業的做法是將其中部分最老舊的生產線整條淘汰，而在新生產線或者新廠區中完全采用新的OPC UA產品。但這種方法實際上也會產生另外兩個令人頭疼的問題：一是兩套系統之間完全隔離，數據若需要統籌管理，則需要在兩套系統之上額外建立一套系統對他們進行數據整合；另一個是，如果我們把目光聚焦到整條被淘汰的老舊生產線上，這其中，其實仍有不少的狀態依然良好的軟硬件能繼續投入生產，連帶的整線淘汰實際上仍然是帶來了不少折舊浪費。
2.3.OPC系統平衡升級解決方案
在產業升級中面對以上難題，很多企業都迫切希望找到最佳的解決方案。正因如此，廣州虹科攜手合作伙伴，為行業提供了一個平穩的OPC 系統升級解決方案——OPC UA Tunneller軟件平臺。該軟件平臺包含兩大主要功能，一個是OPC classic遠程連接助手，另一個是OPC classic與UA相互轉換功能。
2.3.1.遠程OPC classic數據穩定傳輸
舉一個形象的例子來說，OPC classic遠程連接助手相當于是在Server和Client兩臺電腦之間建立一個通訊隧道，隧道的兩端出口就是分別安裝在兩臺電腦上的Tunneller軟件，OPC classic數據通過Tunneller提供的接口進入隧道，而隧道則保護著其中的數據不受復雜的網絡環境影響，最終順利讓數據到達另一側。
這其中一個典型應用案例就是我們的一個著名跨國企業用戶--他們在國內多地的工廠中使用帶有OPC classic上傳功能的組態系統，并且有一套用OPC classic作為輸入協議的數據管理系統，以往他們的做法只是將幾個工廠的數據匯集到該城市的一個系統中。但在這次的升級浪潮當中，他們希望在國外某地租用一個大型數據中心，在城市級系統的基礎上進行擴容，同時把國內外多地的工廠數據全部接入到該中心進行統一管理。在了解了多個OPC解決方案后，最終他們選擇了虹科的Tunneller平臺，來幫助他們建立這種跨國距離級別的OPC classic連接。
在這次升級當中，該企業工廠中的物理設備并沒有發生改變，只是加裝了一個軟件，就能讓他們提前享受到OPC UA一般的遠程連接便利性。他們的管理平臺大體上用的仍然是之前已有的，只是做了一些擴容優化，因而實際升級的人力物力成本都較低，升級速度也大幅縮短，這就是一種相對平穩的OPC系統升級方案。
2.3.2.OPC classic與OPC UA相互轉換
OPC classic與UA相互轉換功能則非常好理解了。Tunneller實際上是為Client端的訪問進行了一次代理，然后將訪問到的Server地址空間進行了一次映射，映射回Client所用的協議，這樣OPC classic與UA相互之間就能進行數據交換。一言以蔽之，Tunneller充當了一個實時協議翻譯的工作，使得通訊雙方能相互理解。
在我們的大多數客戶案例當中，客戶會優先升級他們的上層管理軟件，以便更好地配合新產線中的UA設備。此時，為了能把之前的PLC也納入統一管理的范疇，客戶會使用Tunneller，把PLC中的OPC classic Server轉成UA Server，以供管理系統的UA Client與之建立連接并訪問。如此一來，客戶可以提前享受到基于OPC UA的新管理軟件統一管理所有設備帶來的便利與附加商業價值，而無需一下子完成所有設備的淘汰和重新采購，這仍是我們所說的一種典型而平穩的OPC系統升級方案。
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