OPC
OPC
发布日期：2022-01-04
摘抄腾讯新闻，网址：https://new.qq.com/rain/a/20210917A01NJI00
2.1.OPC技术的发展
OPC，最开始的解释为OLE for Process Control，诞生于上世纪90年代，主要面向自动化行业，意在为来自不同生产商的工业设备通讯建立一整套开放的接口、属性和方法标准集。它设计之初基于的是微软的OLE、COM、DCOM等技术，而这些技术则集成在Windows操作系统中，OPC随着工业自动化的快速发展，以及搭载Windows的PC和IPC的快速普及而得以推广。
OPC解决了工业设备的跨厂商平台通讯的问题，但是由于它对Windows中DCOM等技术的依赖，使得它不能在Linux或其它系统中使用。也就是说，OPC并没有解决设备操作系统的跨平台通讯问题，也因此，新一代的技术--OPC UA应运而生。
UA是Unified Architecture（统一架构）的缩写。而为了方便把旧一代与新一代OPC技术统称区分开来，业内一般把旧一代的OPC称为OPC classic，新一代的称为OPC UA。OPC UA在协议制定之时，就特地抛弃了DCOM等技术，这也使得OPC UA不向下兼容。制定者们重新定义了一系列底层连接与管理的标准，不再把这些工作抛给Windows系统，从而使得OPC UA能跨操作系统平台运行，甚至也能运行在无系统的嵌入式设备中。OPC UA协议使得OT与IT全域的、真正的跨平台标准通讯成为可能。
此外，由于Windows系统中系统组件容易受到其它应用的影响，且一旦损坏不易修复，依赖于DCOM组件的OPC classic通讯也自然较为脆弱，不适合长距离通讯，一般只能在厂级局域网内通讯，而OPC UA则一并解决了这个问题，即使物理距离相隔甚远的设备，只要Server端有公网IP，能ping得通，一般就也能建立起OPC UA通讯。
2.2.OPC系统升级的需要与难题
目前在工业生产，尤其是制造业中，不少设备与车间中控组态系统，乃至是更上层的厂级、企业级管理系统都采用OPC技术进行通讯，这其中包含了不少使用OPC classic的老旧设备和系统。在当下工业4.0的升级浪潮中，OPC classic实际上已经处于逐步淘汰的阶段，相关型号也逐渐开始停产，新设备大多采用OPC UA取代之，整个行业范围内OPC系统升级的需求越来越大。
在这升级过程中，有一个问题凸显了出来：OPC classic与OPC UA完全不兼容，如果直接淘汰全部OPC classic设备和控制系统，升级到OPC UA的对应产品，那么将会为企业带来巨大的采购开销与折旧浪费，这通常是难以被接受的；而老旧的OPC classic产品已经逐步被淘汰，继续使用老设备也会为企业带来额外的维护成本与故障损失。此外，OPC classic在远程通讯中的缺陷，也导致了企业数据需要先经历一步协议转换，而后才能顺利被收集起来统一管理。
面临升级需要，目前很多企业的做法是将其中部分最老旧的生产线整条淘汰，而在新生产线或者新厂区中完全采用新的OPC UA产品。但这种方法实际上也会产生另外两个令人头疼的问题：一是两套系统之间完全隔离，数据若需要统筹管理，则需要在两套系统之上额外建立一套系统对他们进行数据整合；另一个是，如果我们把目光聚焦到整条被淘汰的老旧生产线上，这其中，其实仍有不少的状态依然良好的软硬件能继续投入生产，连带的整线淘汰实际上仍然是带来了不少折旧浪费。
2.3.OPC系统平衡升级解决方案
在产业升级中面对以上难题，很多企业都迫切希望找到最佳的解决方案。正因如此，广州虹科携手合作伙伴，为行业提供了一个平稳的OPC 系统升级解决方案——OPC UA Tunneller软件平台。该软件平台包含两大主要功能，一个是OPC classic远程连接助手，另一个是OPC classic与UA相互转换功能。
2.3.1.远程OPC classic数据稳定传输
举一个形象的例子来说，OPC classic远程连接助手相当于是在Server和Client两台电脑之间建立一个通讯隧道，隧道的两端出口就是分别安装在两台电脑上的Tunneller软件，OPC classic数据通过Tunneller提供的接口进入隧道，而隧道则保护着其中的数据不受复杂的网络环境影响，最终顺利让数据到达另一侧。
这其中一个典型应用案例就是我们的一个著名跨国企业用户--他们在国内多地的工厂中使用带有OPC classic上传功能的组态系统，并且有一套用OPC classic作为输入协议的数据管理系统，以往他们的做法只是将几个工厂的数据汇集到该城市的一个系统中。但在这次的升级浪潮当中，他们希望在国外某地租用一个大型数据中心，在城市级系统的基础上进行扩容，同时把国内外多地的工厂数据全部接入到该中心进行统一管理。在了解了多个OPC解决方案后，最终他们选择了虹科的Tunneller平台，来帮助他们建立这种跨国距离级别的OPC classic连接。
在这次升级当中，该企业工厂中的物理设备并没有发生改变，只是加装了一个软件，就能让他们提前享受到OPC UA一般的远程连接便利性。他们的管理平台大体上用的仍然是之前已有的，只是做了一些扩容优化，因而实际升级的人力物力成本都较低，升级速度也大幅缩短，这就是一种相对平稳的OPC系统升级方案。
2.3.2.OPC classic与OPC UA相互转换
OPC classic与UA相互转换功能则非常好理解了。Tunneller实际上是为Client端的访问进行了一次代理，然后将访问到的Server地址空间进行了一次映射，映射回Client所用的协议，这样OPC classic与UA相互之间就能进行数据交换。一言以蔽之，Tunneller充当了一个实时协议翻译的工作，使得通讯双方能相互理解。
在我们的大多数客户案例当中，客户会优先升级他们的上层管理软件，以便更好地配合新产线中的UA设备。此时，为了能把之前的PLC也纳入统一管理的范畴，客户会使用Tunneller，把PLC中的OPC classic Server转成UA Server，以供管理系统的UA Client与之建立连接并访问。如此一来，客户可以提前享受到基于OPC UA的新管理软件统一管理所有设备带来的便利与附加商业价值，而无需一下子完成所有设备的淘汰和重新采购，这仍是我们所说的一种典型而平稳的OPC系统升级方案。
2.1.OPC技术的发展
OPC，最开始的解释为OLE for Process Control，诞生于上世纪90年代，主要面向自动化行业，意在为来自不同生产商的工业设备通讯建立一整套开放的接口、属性和方法标准集。它设计之初基于的是微软的OLE、COM、DCOM等技术，而这些技术则集成在Windows操作系统中，OPC随着工业自动化的快速发展，以及搭载Windows的PC和IPC的快速普及而得以推广。
OPC解决了工业设备的跨厂商平台通讯的问题，但是由于它对Windows中DCOM等技术的依赖，使得它不能在Linux或其它系统中使用。也就是说，OPC并没有解决设备操作系统的跨平台通讯问题，也因此，新一代的技术--OPC UA应运而生。
UA是Unified Architecture（统一架构）的缩写。而为了方便把旧一代与新一代OPC技术统称区分开来，业内一般把旧一代的OPC称为OPC classic，新一代的称为OPC UA。OPC UA在协议制定之时，就特地抛弃了DCOM等技术，这也使得OPC UA不向下兼容。制定者们重新定义了一系列底层连接与管理的标准，不再把这些工作抛给Windows系统，从而使得OPC UA能跨操作系统平台运行，甚至也能运行在无系统的嵌入式设备中。OPC UA协议使得OT与IT全域的、真正的跨平台标准通讯成为可能。
此外，由于Windows系统中系统组件容易受到其它应用的影响，且一旦损坏不易修复，依赖于DCOM组件的OPC classic通讯也自然较为脆弱，不适合长距离通讯，一般只能在厂级局域网内通讯，而OPC UA则一并解决了这个问题，即使物理距离相隔甚远的设备，只要Server端有公网IP，能ping得通，一般就也能建立起OPC UA通讯。
2.2.OPC系统升级的需要与难题
目前在工业生产，尤其是制造业中，不少设备与车间中控组态系统，乃至是更上层的厂级、企业级管理系统都采用OPC技术进行通讯，这其中包含了不少使用OPC classic的老旧设备和系统。在当下工业4.0的升级浪潮中，OPC classic实际上已经处于逐步淘汰的阶段，相关型号也逐渐开始停产，新设备大多采用OPC UA取代之，整个行业范围内OPC系统升级的需求越来越大。
在这升级过程中，有一个问题凸显了出来：OPC classic与OPC UA完全不兼容，如果直接淘汰全部OPC classic设备和控制系统，升级到OPC UA的对应产品，那么将会为企业带来巨大的采购开销与折旧浪费，这通常是难以被接受的；而老旧的OPC classic产品已经逐步被淘汰，继续使用老设备也会为企业带来额外的维护成本与故障损失。此外，OPC classic在远程通讯中的缺陷，也导致了企业数据需要先经历一步协议转换，而后才能顺利被收集起来统一管理。
面临升级需要，目前很多企业的做法是将其中部分最老旧的生产线整条淘汰，而在新生产线或者新厂区中完全采用新的OPC UA产品。但这种方法实际上也会产生另外两个令人头疼的问题：一是两套系统之间完全隔离，数据若需要统筹管理，则需要在两套系统之上额外建立一套系统对他们进行数据整合；另一个是，如果我们把目光聚焦到整条被淘汰的老旧生产线上，这其中，其实仍有不少的状态依然良好的软硬件能继续投入生产，连带的整线淘汰实际上仍然是带来了不少折旧浪费。
2.3.OPC系统平衡升级解决方案
在产业升级中面对以上难题，很多企业都迫切希望找到最佳的解决方案。正因如此，广州虹科携手合作伙伴，为行业提供了一个平稳的OPC 系统升级解决方案——OPC UA Tunneller软件平台。该软件平台包含两大主要功能，一个是OPC classic远程连接助手，另一个是OPC classic与UA相互转换功能。
2.3.1.远程OPC classic数据稳定传输
举一个形象的例子来说，OPC classic远程连接助手相当于是在Server和Client两台电脑之间建立一个通讯隧道，隧道的两端出口就是分别安装在两台电脑上的Tunneller软件，OPC classic数据通过Tunneller提供的接口进入隧道，而隧道则保护着其中的数据不受复杂的网络环境影响，最终顺利让数据到达另一侧。
这其中一个典型应用案例就是我们的一个著名跨国企业用户--他们在国内多地的工厂中使用带有OPC classic上传功能的组态系统，并且有一套用OPC classic作为输入协议的数据管理系统，以往他们的做法只是将几个工厂的数据汇集到该城市的一个系统中。但在这次的升级浪潮当中，他们希望在国外某地租用一个大型数据中心，在城市级系统的基础上进行扩容，同时把国内外多地的工厂数据全部接入到该中心进行统一管理。在了解了多个OPC解决方案后，最终他们选择了虹科的Tunneller平台，来帮助他们建立这种跨国距离级别的OPC classic连接。
在这次升级当中，该企业工厂中的物理设备并没有发生改变，只是加装了一个软件，就能让他们提前享受到OPC UA一般的远程连接便利性。他们的管理平台大体上用的仍然是之前已有的，只是做了一些扩容优化，因而实际升级的人力物力成本都较低，升级速度也大幅缩短，这就是一种相对平稳的OPC系统升级方案。
2.3.2.OPC classic与OPC UA相互转换
OPC classic与UA相互转换功能则非常好理解了。Tunneller实际上是为Client端的访问进行了一次代理，然后将访问到的Server地址空间进行了一次映射，映射回Client所用的协议，这样OPC classic与UA相互之间就能进行数据交换。一言以蔽之，Tunneller充当了一个实时协议翻译的工作，使得通讯双方能相互理解。
在我们的大多数客户案例当中，客户会优先升级他们的上层管理软件，以便更好地配合新产线中的UA设备。此时，为了能把之前的PLC也纳入统一管理的范畴，客户会使用Tunneller，把PLC中的OPC classic Server转成UA Server，以供管理系统的UA Client与之建立连接并访问。如此一来，客户可以提前享受到基于OPC UA的新管理软件统一管理所有设备带来的便利与附加商业价值，而无需一下子完成所有设备的淘汰和重新采购，这仍是我们所说的一种典型而平稳的OPC系统升级方案。
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