在工控领域，设备间识别与互联是控制的关键，从业人员针对不同需求制定了许多通讯协议和标准，OPC(OLE for Process Control)正是其中之一。
01 OPC UA：打通控制层和IT层数据的关键技术
OPC是一个用于控制对象链接与嵌入的通信协议，基于微软公司的OLE技术为运行在Windows的应用程序和现场过程控制应用提供数据互通功能。经过长期发展，OPC不断更新其规范和功能并提出了第二代OPC标准——OPC Unified Architecture（OPC统一架构）。
OPC统一架构(OPC UA，IEC 62541)是一项标准技术，OPC UA作为OPC基金会提供的新一代技术，提供安全、可靠并独立于厂商的数据传输，跨越制造层级、生产计划层级和ERP层级，成为打通隔离的控制层工业自动化数据和IT层数据的关键技术，为数据的高效整合提供了前提。目前已经得到了包括西门子、贝加莱、PLCopen、三菱电机、德国倍福、罗克韦尔等公司的青睐。
在OPC UA技术中定义了标准的客户端/服务器和发布/订阅通信模型，这些模型适用于在不同组件和应用程序之间交换数据和调用服务。不过，因为实际上它只是定义了读写变量、调用方法和使用语义模型组织数据对象的标准方法，所以它并不仅限用于制造业。它还定义了标准的安全机制，以支持应用程序之间的信任关系和所有通信的加密。
02 Prosys OPC：多平台OPC UA解决方案
OPC UA标准协议的落地和应用通常需要定义和调用相关的现实变量，在不借助现有集成工具和匹配的库的情况下，开发人员可能会浪费大量时间成本去理解分析协议本身，且最终构建连接的稳定性与操作性可能得不到保障。
Prosys OPC是一个专注投入OPC UA相关软件开发和咨询服务的公司，提供有多款OPC UA的开发测试工具，协助客户实现OPC UA协议的应用开发和协议落地工作。
Prosys Java OPC UA是一个可以使用Java语言来开发OPC UA接口和软件的工具，该工具结合Java语言的特性，能够兼容各种Windows、Linux操作系统，甚至使用安卓操作系统也可以应用自如。在硬件形式上可以同时兼容服务器、PC机、嵌入式iot设备甚至手机或者平板移动设备。
图1 Prosys OPC 商业标志
本文图片来源 ：盟通科技
Prosys Java OPC UA开发包实现了高级编程语言和应用层协议之间的连接和沟通。配置人员可以使用标准的OPC UA模型，或者通过我们的OPC UA建模工具设计自己的OPC UA模型，并将其导入到SDK。Java OPC UA SDK通过内设Java代码生成器的方法自动创建代码，以此帮助配置人员提供和使用OPC UA 数据构建。Java代码生成器会负责其余部分，并确保应用程序中最可靠的操作。Prosys OPC UA Java SDK支持所有运行JavaSE6(JRE1.6)，JavaSE7(JRE1.7)和JavaSE8(JRE1.8)的平台。
Prosys OPC 的每个版本Java SDK均经OPC基金会认证，符合OPC UA标准。OPC基金会的认证计划目的在帮助基金会成员开发和提供高质量的产品，满足规范的操作要求。所以使用通过认证 OPC UA SDK是使用OPC UA客户端和服务器通信开发高级系统的可靠选择。
图2 UA SDK 连接原理
为了提高工程效率，简单的应用接口和OPC UA模型生成工具是必要的。除此之外，为了保证各个环节在工程开发过程中能够使用同一界面同步实施，Prosys OPC还在OPC UA软件开发包基础上设计了更多开发和调试工具。例如，用于OPC UA Server仿真的OPC UA Simulation Server，用户查看现场设备的OPC UA Browser、用于方便移动和可视化的OPC UA安卓客户端等应用。
在工厂安装和调试阶段，Prosys OPC 也有相应的工具解决新老设备对接和部署的问题，其中包括用于Modbus转OPC UA的Modbus Server，用于OPC DA转换OPC UA的 UAGateway,在数据整合与边缘计算技术原理的基础上实现多到一聚合的工具——OPC UA Edge。
图3 Prosys OPC Modbus Server 软件
Prosys OPC为了方便快速部署现场的看板系统还提供了OPC UA Monitor软件和数据记录软件OPC UA Historian。能够通过简单的点击和配置，即可部署看板系统和OPC UA与数据库的对接。
图4 Prosys OPC Historian 软件
03 为设备和工厂绘制工业4.0路线图
工业4.0是一个全球公认的技术概念，用于定义智能制造的实践。工业4.0是德国政府推动的工业4.0平台计划的一部分。在这个平台下其他组织如ZVEI、 NAMUR、DIN和VDMA致力于工业需求的技术规范定义，并将其列为自己和世界范围的ISO和IEC标准。工业4.0参考架构模型(RAMI 4.0)作为通用指南，旨在帮助生产现场的自动化专家了解如何设计他们的生产流程，如何满足未来的需求，并提供标准的解决方案，进而将来自不同供应商的传感器、设备、机器和系统连接在一起。然而，在与这些新标准相匹配的产品面世之前，用户仍要面对许多无法解决的难题。
所幸在2019年，KUKA、SAP、Beckhoff、Endress+Hauser、Hilscher、ifm和Multivac成立了一个新的开放合作组织——工业4.0开放联盟，目的在于解决大部分用户当前的现场需求。在三年的时间里，该组织成员数量扩张到近100个，Prosys OPC是最早加入工业4.0开放联盟的活跃成员之一，旨在为设备和系统供应商提供最好的技术和通用标准所构建的通用协议。工业4.0开放联盟起点是协调和连接不同供应商之间的机器和云服务的客观需求，目的是实现允许共享使用的信息通信通道，而不再是单独安装和配置每个系统。否则，一个拥有数十甚至数百个供应商的工厂将成为维护人员的噩梦。
开放工业4.0定义了一个参考体系结构，为边缘和云计算提供规范建议，以加固来自不同供应商的设备和机器之间的互通互联。
二十年来，Prosys OPC除了提供OPC UA的完整软件解决方案之外，一直帮助客户从机器和设备中获取相关数据，以便客户更好地进行决策。同时，Prosys OPC积累操作技术(OT)和信息技术(IT)成功集成的经验。典型的案例覆盖高级作业调度、材料和能源使用优化、预测性维护和智能状态监控。目前，Prosys OPC看到越来越多的项目同时使用工业4.0中的重要概念实现仿真和数字孪生的应用。
图5 工业4.0 构想图
成熟的工业4.0迁移的一个关键点是通过使用遵循工业标准的信息模型来完成不同数据间的协调。使用信息模型进行数据协调的目的是减少工业4.0系统的集成工作。当跨生产单元的流程数据接口相似时，IT系统可以以统一的方式调用。当工厂中使用多个IT系统时，真正的好处就开始体现了。当一个解决方案被扩展到多个生产站点时，优势将呈指数级增长。
在Prosys OPC的工业4.0路线图进程中，一切都从分析生产站点和公司IT基础设施的当前功能开始。然后，在可负担范围内，继续扩展生产安全、有效和可扩展的设置。在最后一步，Prosys OPC提出一个计划，其中包含所需的硬件、软件和服务，并且提供的文档还包括估计价格和交付时间表。
04 Prosys OPC 向未来的承诺
我们向您分享了我们对于OPC UA协议的基本概念、Prosys基于JAVA语言的OPC UA SDK开发包工具及对开放工业4.0的理解和想法。作为一家面向全球的自动化服务提供者、自动化协议与标准落地的先行者，我们时刻关心自动化产业最新的动态、结合过去所积累的深度经验，来为不同国家不同地区的更多需要帮助的客户朋友提供成熟的产品与服务。
我们关注到了大中华地区日益增长与蓬勃的自动化产业市场及其蕴含的巨大潜力，我们也相信一个日益成熟的工业自动化产业链将会被构筑，在此过程中，我们乐于提供成熟的OPC UA协议开发的产品与服务，基于以上信念，我们欢迎各位伙伴、朋友前来了解、咨询、使用并达成长期合作！