面向自动化的未来,在IIoT物联网的发展和智能工厂的构建中,连接性扮演着核心角色。在大型网络结构中的各个节点相互连接并交换数据。在这样的智能网络中,设备不仅需要具备IIoT的能力,还需要满足一系列关键要求:标准化、可扩展性、与IT和OT系统的兼容性,以及互操作性。
倍加福致力于提供先进的通信解决方案,支持基于TCP的通信协议——MQTT、OPC UA、AMQP和REST API,助力智能通信,确保数据能够安全、高效地传输至云端。在本期内容中,我们将带您深入了解OPC UA,探讨它如何在多样化的应用场景中发挥关键作用。
什么是OPC UA?
它如何工作?
OPC统一架构(OPC UA)以其独立于平台、面向服务的特性,迈向工业通信的未来。OPC UA的诞生,旨在克服传统Classic OPC的局限,特别是减少对微软和COM/DCOM的依赖。自2008年发布并获IEC 62541认证以来,OPC UA不仅是一种通信协议,更是一种提供完整生态系统的架构。它的灵活性确保了新威廉希尔官方网站 的无缝集成,为未来的威廉希尔官方网站 革新铺平了道路。
2018年,OPC UA引入了发布/订阅功能,标志着从传统的请求/响应模式向更高效通信方式的转变。同时,随着TSN(时效性网络)标准的兴起,该标准支持确定性的时间行为。OPC UA的另一大亮点是其无需设备描述文件。每个设备都内置了必要的信息,不依赖外部文件进行通信、识别或数据访问。
OPC UA不仅仅是一项威廉希尔官方网站 ,还为工业界带来的影响体现在数据建模、信息模型构建以及联盟合作上。这些威廉希尔官方网站 工作组正致力于实现设备间的协调与通信,推动整个行业的互联互通。
OPC UA数据建模中,节点和引用构成了基础架构。每个数据单元都被称作节点,节点的类型多样,可以是对象、变量、方法、对象类型或数据类型,而引用则在更高的层级上被组织成分层和非分层的群体。这些节点和引用都位于特定的地址范围内,每个节点都可通过“节点ID”来访问。这个节点ID指向了包含数据信息的具体地址。
OPC UA 发布/订阅
OPC UA的发布/订阅机制的扩展,带来了全新的通信模式。这一机制采用特有的消息格式——网络消息,不同于传统的客户端/服务器模型,它支持MQTT、AMQP、OPC UA UDP和OPC UA Ethernet等多种通信协议。这些协议分布在TCP/IP模型的三个不同层次:网络层、传输层和应用层。
典型的OPC UA 应用
如上图所示,我们直观地比较了“请求/响应”与“发布/订阅”这两种通信机制。OPC UA应用包括有一个OPC UA服务器和一个MQTT客户端,它们通过两条并行的TCP连接进行数据交换。一条连接负责将数据推送至MQTT代理,而另一条则用于接收来自OPC UA客户端的请求。无法避免应用与其并行通信。该应用的实现只需要两个 TCP 连接。优点是数据只存储一次,缺点是需要在两个独立的通道上传输。
OPC UA 实时性如何?
随着OPC UA扩展到发布/订阅领域,它在实时通信方面展现出了潜在的竞争力。然而,相较于专为追求低延迟和高吞吐量优化的MQTT和AMQP,OPC UA传统的请求/响应模式在速度上仍有一定的挑战。
OPC UA 安全性如何?
OPC UA的WS安全对话遵循了Web服务安全规范,特别为TCP二进制路径设计了一种名为UA安全对话的二进制格式。这一设计不仅增强了通信的安全性,还通过提供多种安全机制,如用户名和密码验证、X.509证书以及签发的令牌,进一步加强了数据保护。此外,OPC UA还具备消息审计功能,这一功能能够记录客户端所做的更改,包括数据更新的值和时间。
OPC UA 适用于
哪些应用场景?
OPC UA在多种应用场景中展现了其强大的适用性:它能够标准化和统一化共享数据,使得设备能够基于统一的信息模型轻松互换;同时,它也支持事件、警报和历史数据的高效管理。OPC UA还擅长处理请求/响应与发布/订阅通信的混合模式。
OPC UA 已被广泛应用于全球数百万的机器和工厂之中,无论是物流、汽车还是化工行业,OPC UA 已成为了推动工业自动化和智能制造发展的重要力量。
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原文标题:解锁IIoT潜力,详解OPC UA通信协议
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