OPC yagona arxitekturasi - OPC Unified Architecture

Ushbu maqolada bir nechta muammolar mavjud. Iltimos yordam bering uni yaxshilang yoki ushbu masalalarni muhokama qiling munozara sahifasi. (Ushbu shablon xabarlarini qanday va qachon olib tashlashni bilib oling) Bu maqola uchun qo'shimcha iqtiboslar kerak tekshirish. Iltimos yordam bering ushbu maqolani yaxshilang tomonidan ishonchli manbalarga iqtiboslarni qo'shish. Ma'lumot manbasi bo'lmagan material shubha ostiga olinishi va olib tashlanishi mumkin. Manbalarni toping: "OPC yagona arxitekturasi"  – Yangiliklar  · gazetalar  · kitoblar  · olim  · JSTOR (2020 yil yanvar) (Ushbu shablon xabarini qanday va qachon olib tashlashni bilib oling) Bu maqola kabi o'qiydi press-reliz yoki yangiliklar maqolasi va asosan asoslangan muntazam qamrov yoki sensatsionizm. Iltimos ushbu maqolani kengaytiring bilan to'g'ri manbali tarkib Vikipediya bilan tanishish uchun sifat standartlari, voqea e'tiborga loyiqligi bo'yicha ko'rsatma, yoki entsiklopedik tarkib siyosati. (2020 yil yanvar) The ushbu maqolaning etakchi qismi qayta yozish kerak bo'lishi mumkin. Dan foydalaning qo'rg'oshinni joylashtirish bo'yicha qo'llanma bo'lim Vikipediya me'yorlariga rioya qilishini va barcha muhim ma'lumotlarni o'z ichiga olganligini ta'minlash uchun. (2020 yil yanvar) (Ushbu shablon xabarini qanday va qachon olib tashlashni bilib oling) (Ushbu shablon xabarini qanday va qachon olib tashlashni bilib oling)

OPC yagona arxitekturasi (OPC UA) a mashinadan mashinaga aloqa protokoli uchun sanoat avtomatizatsiyasi tomonidan ishlab chiqilgan OPC Foundation. Ajralib turadigan xususiyatlar:

• Mijoz-server aloqasi asosida
• Ma'lumot yig'ish va boshqarish uchun sanoat uskunalari va tizimlari bilan aloqa o'rnatishga e'tiboringizni qarating
• Ochiq - GPL 2.0 litsenziyasi bo'yicha erkin foydalanish va amalga oshirish ^[1]
• O'zaro faoliyat platforma - bitta operatsion tizimga yoki dasturlash tiliga bog'lanmagan
• Xizmatga yo'naltirilgan arxitektura (SOA)
• O'ziga xos murakkablik - 2020 yil sentyabr oyida spetsifikatsiya 15 ta hujjatdagi 3151 sahifadan iborat edi
• Takliflar xavfsizlik autentifikatsiya, avtorizatsiya, yaxlitlik va maxfiylik uchun funktsionallik^[2]
• Ajralmas axborot modeli, bu ma'lumotlar integratsiyasi uchun zarur bo'lgan infratuzilmaning asosi bo'lib, sotuvchilar va tashkilotlar OPC UA-ning boy xizmatga yo'naltirilgan arxitekturasidan foydalanish uchun o'zlarining murakkab ma'lumotlarini OPC UA nom maydoniga modellashtirishlari mumkin. Hozirgi kunda OPC Foundation bilan 35 dan ortiq hamkorlik mavjud. Asosiy sanoat tarmoqlari kiradi farmatsevtika, neft va gaz, binolarni avtomatlashtirish, sanoat robototexnika, xavfsizlik, ishlab chiqarish va jarayonni boshqarish.

Tarix

Xuddi shu tashkilot tomonidan ishlab chiqilgan bo'lsa-da, OPC UA avvalgisidan sezilarli darajada farq qiladi, Platforma aloqasini oching (OPC). Jamg'armaning OPC UA uchun maqsadi asl nusxadan oldinga siljishni ta'minlash edi OPC aloqa modeli (ya'ni Microsoft Windows - faqat COM almashinuvi /DCOM ) bu paydo bo'lgan ehtiyojlarni yaxshiroq qondiradi sanoat avtomatizatsiyasi.^[3]

Uch yildan ko'proq vaqt davomida spetsifikatsiya ishlaridan va prototipni amalga oshirish uchun yana bir yildan so'ng, 2006 yilda Yagona Arxitektura birinchi versiyasi chiqdi.

Spetsifikatsiyaning amaldagi versiyasi 1.04 da (2017 yil 22-noyabr)^[4]). OPC UA-ning yangi versiyasi endi mijoz / server aloqa infratuzilmasiga qo'shimcha ravishda nashr etishni / obuna qilishni qo'shdi.

Innovatsiyalar

MAQOMOTI uchun asl nusxa /DCOM yordam berdi OPC yaxshi tarqatish uchun uning bir nechta kamchiliklari bor edi:

• DCOM bilan tez-tez konfiguratsiya muammolari;
• Konfiguratsiya qilinadigan tanaffuslar yo'q;
• Microsoft Windows faqat;
• Xavfsizlikning pastligi;
• DCOM ustidan nazorat yo'q (COM / DCOM - bu qora quti, ishlab chiquvchilar manbalarga kirish huquqiga ega emaslar, shuning uchun xatolar yoki etarli bo'lmagan dasturlar bilan shug'ullanish kerak).

Ushbu kamchiliklar va boshqa bir qator fikrlar COM / DCOM o'rnini bosadigan OPC UA uchun yangi va mustaqil stakani ishlab chiqishga qaror qildi. Ushbu aloqa to'plamining asosiy xususiyatlari quyidagilar edi:

• Ko'p platformali dastur, shu jumladan ko'chma ANSI C, Java va .NET amalga oshirish;
• Miqyosi: aqlli datchiklar va aqlli aktuatorlardan tortib to meynframgacha;
• Ko'p tishli, shuningdek, bitta tishli / bitta vazifali operatsiya - stakni o'rnatilgan qurilmalarga ko'chirish uchun zarur;
• Yangi standartlarga asoslangan xavfsizlik;
• Har bir xizmat uchun sozlanishi taym-autlar;
• Katta diagrammalarning chunkingi.

Ushbu aloqa to'plami turli xil yangiliklarning boshlanishini aks ettiradi. OPC UA arxitekturasi xizmatga yo'naltirilgan me'morchilik (SOA) bo'lib, u turli mantiqiy darajalarga asoslangan.

OPC Base Services - bu protokoldan mustaqil bo'lgan va OPC UA funktsional imkoniyatlari uchun asos bo'lgan mavhum usul tavsiflari. Transport qatlami ushbu usullarni protokolga kiritadi, ya'ni bu ma'lumotlarni ketma-ketlashtirishi / deserializatsiyasi va tarmoq orqali uzatilishini anglatadi. protokollar shu maqsadda ko'rsatilgan. Ulardan biri ikkilik TCP yuqori ishlash uchun optimallashtirilgan protokol, ikkinchisi esa Veb-xizmat - yo'naltirilgan.

OPC ma'lumot modeli - bu to'liq tarmoq tarmog'i deb ataladi tugunlar. Ushbu tugunlar har qanday metanaxborotni o'z ichiga olishi mumkin va ob'ektlariga o'xshashdir ob'ektga yo'naltirilgan dasturlash (OOP). Tugun o'qishga kirish uchun atributlarga ega bo'lishi mumkin (DA, HDA), chaqirilishi mumkin bo'lgan usullar (Buyruqlar) va uzatilishi mumkin bo'lgan voqealar (AE, DataAccess, DataChange). Tugunlar protsessor ma'lumotlarini va boshqa barcha turlarini saqlaydi metadata. OPC nom maydoni tip modelini o'z ichiga oladi.

Mijoz dasturiy ta'minoti server tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan profillarni tekshirishi mumkin. Agar server faqat DA funktsiyalarini qo'llab-quvvatlasa yoki AE, HDA va boshqalarni qo'llab-quvvatlasa, bu ma'lumot olish uchun kerak, qo'shimcha ravishda server ushbu profilni qo'llab-quvvatlaydimi yoki yo'qmi haqida ma'lumot olish mumkin. OPC UA ning yangi va muhim xususiyatlari:

• Ortiqcha ish qo'llab-quvvatlash
• Yurak urishi ikkala yo'nalishdagi ulanishlar uchun (boshqa uchi "tirik" ekanligini ko'rsatish uchun). Bu shuni anglatadiki, server ham, mijoz ham uzilishlarni taniydi.
• Buferlash ma'lumotlar va uzatilgan ma'lumotlarni tasdiqlash. Yo'qotilgan ulanishlar endi yo'qolgan ma'lumotlarga olib kelmaydi. Yo'qotilgan ma'lumotlar jadvallarini qayta tiklash mumkin.

2006 yil oktyabr oyida Myunxendagi OPC UA DevCon-da birinchi prototiplar jonli efirda namoyish etildi. Bekxofda turli UA serverlari namoyish etildi dasturlashtiriladigan mantiqiy tekshirgich va Evrodan o'rnatilgan test taxtasi. Beckhoff PLC Windows XP Embedded-ga va ko'milgan kontroller-ga asoslangan real vaqtda operatsion tizim Evro. Embedded Labs Ltd kompaniyasi o'zlarining C ++ UA Stack-ga asoslangan OPC UA-serverini bitta chipda bajarilishini namoyish etdi. ARM 64kB quvvatga ega mikrokontroller Ram. 2012 yil oktyabr oyida Germaniyaning Fraunhofer-IOSB-INA-Application Center va sanoat axborot texnologiyalari instituti (inIT) OPC UA serverini 15 kB RAM va 10 kB ROMgacha kattalashtirish imkoniyatiga ega ekanligini va shuning uchun chip darajasida ishlatilishini ko'rsatdi.^[5]

Protokollar

OPC UA ikkita protokolni qo'llab-quvvatlaydi.^[6] Bu dastur dasturchilariga faqat URL manzilidagi o'zgarishlar orqali ko'rinadi. Ikkilik protokol opc.tcp: // Server va http: // Server veb-xizmat uchun. Aks holda OPC UA to'liq uchun shaffof ishlaydi API.

Ikkilik protokol eng yaxshi ishlashni / eng kam xarajatlarni taklif qiladi, minimal resurslarni oladi (XML tahlilchisi yo'q, SABUN va HTTP Kerakli, bu o'rnatilgan qurilmalar uchun muhim), eng yaxshi o'zaro ishlashni taklif qiladi (ikkilik aniq ko'rsatilgan va amalga oshirish jarayonida kamroq erkinlik darajasiga ega) va tunnelni osonlashtiradigan yoki xavfsizlik devori orqali oson yoqiladigan aloqa uchun bitta o'zboshimchalik bilan tanlanadigan TCP portidan foydalanadi.

Veb-xizmat (SOAP) protokoli mavjud bo'lgan vositalardan, masalan, Java yoki .NET muhitidan eng yaxshi qo'llab-quvvatlanadi va xavfsizlik devori uchun qulay, standart HTTP (S) portlaridan foydalaniladi.

Ikkilik barcha dasturlar tomonidan qo'llab-quvvatlanadi, faqat .NET dasturi SOAP-ni qo'llab-quvvatlaydi.

Texnik xususiyatlari

OPC UA spetsifikatsiyasi ko'p qismli spetsifikatsiya bo'lib, quyidagi qismlardan iborat:

1. Tushunchalar
2. Xavfsizlik modeli
3. Manzil maydoni modeli
4. Xizmatlar
5. Axborot modeli
6. Xaritalar
7. Profillar
8. Ma'lumotlarga kirish
9. Signallar va shartlar
10. Dasturlar
11. Tarixiy kirish
12. Kashfiyot va global xizmatlar
13. Agregatlar
14. PubSub

MAQOMOTAga asoslangan spetsifikatsiyalardan farqli o'laroq, UA spetsifikatsiyalari sof dastur spetsifikatsiyalari emas. Ular odatda UA ichki mexanizmlarini tavsiflaydi, ular aloqa to'plami orqali ishlaydi va odatda faqat ma'lum bir nishonga stak olib kiradiganlar yoki o'zlarining UA stackini amalga oshirishni istaganlar uchun qiziqish uyg'otadi.

OPC UA dasturini ishlab chiquvchilari OPC UA API-ga qarshi kod yozadilar va shuning uchun asosan API hujjatlaridan foydalanadilar. Shunga qaramay, 3, 4 va 5 qismlar dastur ishlab chiquvchilari uchun qiziq bo'lishi mumkin.^[7]

Munozara

OPC UA protokoli spetsifikatsiyasi jami 1250 betlik 14 ta hujjatdan iborat. Ushbu murakkablik tufayli mavjud dasturlar odatda to'liq emas. Bundan tashqari, bir nechta seriyalash formatlarining mavjudligi, shuningdek, PubSub kabi ba'zi xizmatlarni tanlab amalga oshirish imkoniyati oxir-oqibat OPC UA ulanish nuqtalarining juda xilma-xilligiga olib keladi. Bunday sharoitda har bir serverning o'ziga xos dasturidan mustaqil bo'lgan mijoz dasturlarini ishlab chiqish nihoyatda qiyin. Shu ma'noda, OPC UA tizimlarning yaxshi o'zaro ishlashini ta'minlash va'dasiga erisha olmaydi. Buni odatda PLC texnologiyalarini birlashtirgan zavod va infratuzilma loyihalarida ko'rish mumkin, ularning har biri OPC UA protokolining har xil va cheklangan bajarilishi bilan ta'minlanadi.

Texnik spetsifikatsiya hali ham rivojlanib bormoqda, 14-sonli texnik hujjatning oxirgi jildi 2018 yil 6-fevralda bo'lib, standart OPC UA ning birinchi nashri 2006 yildan beri.

Natijada, uning qabul qilinishini qo'llab-quvvatlash bo'yicha ko'plab marketing harakatlariga qaramay, OPC UA ushbu bosqichda belgilangan standart emas, balki standartlashtirish tashabbusi sifatida qaralishi mumkin.

UA aloqa to'plami

UA dasturining arxitekturasi, uning server yoki mijoz qismidan qat'i nazar, darajalarda tuzilgan.

Ba'zi qismlar avvalgi MAQOMOTI proksi-serverlariga tenglashadi va OPC Foundation tomonidan taqdim etiladi. Portativlik darajasi yangi; u UA ANSI C stekini boshqa maqsadli platformalarga ko'chirishni soddalashtiradi. Windows uchun port qatlami va Linux shuningdek, OPC Foundation tomonidan taqdim etiladi.

UA xavfsizligi

UA Security autentifikatsiya va avtorizatsiya, shifrlash va imzolar orqali ma'lumotlar yaxlitligidan iborat. Veb-xizmatlar uchun WS-SecureConversation foydalanadi va shuning uchun unga mos keladi .NET va boshqalar SABUN amalga oshirish. Ikkilik variant uchun WS-SecureConversation algoritmlari bajarilgan va ikkilik ekvivalentga o'tkazilgan. Bu UA Xavfsiz suhbati deb nomlangan.

Kodning ikkilik bo'lgan, ammo transport qatlami SOAP bo'lgan aralash versiyasi ham mavjud. Bu samarali ikkilik kodlash va xavfsizlik devoriga mos keladigan uzatish o'rtasidagi kelishuvdir. Ikkilik kodlash uchun har doim UA Secure Conversation kerak X.509 faqat sertifikatlar. UA dasturining qaysi sertifikat do'koniga bog'lanishini tanlash uchun dastur ishlab chiquvchisiga ishonadi. Masalan, dan foydalanish mumkin ochiq kalitli infratuzilma (PKI) ning Faol katalog.

Ichki ma'lumotlar turlari

OPC UA standarti 25 ta o'rnatilgan ma'lumot turini belgilaydi:

OPC UA API-lari

UA API-lari bir nechta dasturlash tillarida mavjud. Tijorat SDK C, C ++, Java va .NET uchun mavjud. Ochiq manbali to'plamlar kamida C, C ++, Java, Javascript (tugun), Tcl va Python uchun mavjud [1].

C ++ / C dasturini amalga oshirish

• The ochiq62541 loyiha OPC UA server va mijozlari uchun Open Source dasturini taqdim etadi va ostida litsenziyalanadi Mozilla jamoat litsenziyasi v2.0. Linux va Windows-dan tashqari, OS X, QNX va boshqa o'rnatilgan tizimlarni kompilyatsiya maqsadi sifatida qo'llab-quvvatlaydi.
• The S2OPC loyihasi ochiq manbali xavfsiz dasturni taqdim etadi va ostida litsenziyalanadi Apache 2.0 litsenziya. U Linux, Windows, FreeRTOS, Zephyr, VxWorks-ni qo'llab-quvvatlaydi va xavfsiz, xavfsiz va tezkor bo'lishni maqsad qiladi. Dasturiy ta'minotning yadrosi rasmiy ravishda B usuli.
• The ASNeG loyihasi C ++ ochiq manbali (Apache License 2.0) OPC UA Application Server va OPC UA veb-serverini taqdim etadi (beta-holat, hozirda faqat asosiy funktsiyalar).
• The FreeOpcUa loyiha ochiq manbani taqdim etadi (LGPL ) server va mijozni C ++ da amalga oshirish.
• The UAF loyiha ochiq manba (LGPL) C ++ / Python dasturini taklif etadi.

.NET dasturini amalga oshirish

.NET dasturi ANSI C dan past darajalar uchun foydalanadi va qolganlarini tabiiy ravishda .NET-da amalga oshiradi. Bu shuni anglatadiki, faqat rozetkaning ishlashi va Message-Chunking ANSI C to'plamidan birlashtiriladi. De-serializatsiya to'g'ridan-to'g'ri .NET-da amalga oshiriladi va shuning uchun to'g'ridan-to'g'ri .NET tuzilmalari va ob'ektlariga aylantiriladi. Bu birinchi navbatda C tuzilmasiga ketma-ketlashtirishdan keyin ma'lumotlarni .NET tuzilmasiga nusxalashdan ko'ra yaxshiroq ishlashni ta'minlaydi.

Java dasturini amalga oshirish

Java uchun turli xil stacklar ishlab chiqilmoqda.^{[qachon? ]} .NET-ga o'xshash, asosan uchta variant mavjud:

1. ANSI C to'plamini to'liq kapsulaga joylashtiring JNI, bu ko'chirishni murakkablashtiradi. Stekni turli xil operatsion tizimlarga ko'chirish mumkin bo'lsa-da, ular uchun alohida-alohida kompilyatsiya qilinishi kerak. Bundan tashqari, ma'lumotlar JNI chegarasiga ko'chirilishi kerak, ammo serializatsiya paytida C ning ishlashidan foyda ko'radi.
2. To'g'ridan-to'g'ri tarmoq sathida kod (joriy .Net dasturiga o'xshash) va Java-da serializatsiya qilish. Bu bitta ma'lumot nusxasini bajarilishini saqlaydi, ammo baribir C stekiga bog'liq.
3. Mahalliy Java OPC UA to'plamini yozing. Bu eng ko'chma ekanligi kuzatilgan, ammo amalga oshirish uchun eng muhandislik kuchini sarf qilishi taxmin qilingan. Eclipse Milo loyihasi sof Java, ochiq manba, UA 1.03 mijozi va server spetsifikatsiyasini amalga oshirishni ta'minlaydi.^[8]

Shu bilan bir qatorda, faqat WebService protokolini qo'llab-quvvatlash uchun oddiy variant mavjud. Buning uchun qo'llab-quvvatlaydigan SOAP Toolkit WS-xavfsizlik kerak.

JavaScript-ni amalga oshirish

tugun-opcua uchun JavaScript-da to'liq yozilgan mijoz va server uchun OPC UA-ni to'liq amalga oshirish Node.js.

Python dasturini amalga oshirish

• The FreeOpcUa loyiha sof Python dasturlash tilida ikkita dasturni taqdim etadi - opcua-asyncio (Python> = 3.7 talab qilinadi) va piton-opcua (Python 2, 3 va pypy bilan mos keladi; lxml kutubxonasi uchun Cython kerak, ammo texnik rejimda va opcua-asyncio tavsiya etiladi). Ikkalasi ham OPC UA mijozi va serverining yuqori darajadagi abstraktsiyalarini taqdim etadi, ular maxsus dasturlar uchun ishlatilishi yoki kengaytirilishi mumkin.
• The S2OPC C dasturini amalga oshirish piton plyonkasini ta'minlaydi PyS2OPC.

Pasni amalga oshirish

OPC UA uchun zang API va OPC UA mijozi va serverlarini ko'milgan profil darajasiga qadar amalga oshirish uchun namunalarni taqdim etadi. Bunga shifrlash, obuna va standart tugun to'plamini qo'llab-quvvatlash kiradi.

TypeScript / JavaScript-ni amalga oshirish

Brauzer uchun TypeScript / JavaScript OPC UA mijozi brauzerda ishlaydigan OPC UA mijozidir. To'liq TypeScript-da yozilgan va JavaScript-da to'plangan. Manba kodi hammaga ma'lum va MIT litsenziyasiga ega. U OPC UA ikkilik ma'lumotlarini kodlashni o'z ichiga oladi va transport protokoli sifatida WebSockets-dan foydalanadi.

Tcl dasturini amalga oshirish

Topcua OPC UA mijozi va serveriga ulanadigan Tcl. U OPC UA dasturini boshqarish va aloqa qilish uchun bir nechta operatsiyalarni taqdim etadi. U umumiy POSIX va Windows platformalarida mavjud.

IEC 62541

IEC 62541^[9] OPC yagona arxitekturasi uchun standart hisoblanadi.

Shuningdek qarang

• OPC ma'lumotlariga kirish
• Jarayonni boshqarish uchun OLE
• OPC Foundation

Adabiyotlar

Adabiyot

• Volfgang Mahnke, Stefan-Gelmut Leytner, Matias Damm: OPC yagona arxitekturasi. Springer Verlag 2009 yil; ISBN  978-3-540-68898-3
• Lange, J., Iwanitz, F., Burke, T. OPC ma'lumotlar uzatishdan yagona arxitekturaga 2010; ISBN  978-3-8007-3242-5

Tashqi havolalar

• OPC Foundation
• Open62541 SDK ochiq manbali OPC UA ga kirish
• CECILL-C litsenziyalangan OPC UA dasturini amalga oshirish
• O'zaro faoliyat platforma OPC UA ishlab chiqish va bepul o'zaro faoliyat platforma mijozlari (Windows, Linux, Android, iOS)
• Windows, Linux, MacOS, Android va iOS-da ishlaydigan ko'p platformali OPC UA mySCADA
• Ateşleme Native Java OPC UA Stack
• OPC UA manzil maydonini modellashtirishga kirish
• Nodejs uchun Oode-OPCUA -OPC UA - (MIT litsenziyasi)
• Android qurilmalari uchun OPC UA
• OPC yagona arxitektura elektron kitobi
• Java uchun ochiq manba OPC UA SDK
• FreeOpcUa loyihasi ochiq manbali (LGPL) OPC UA stekini va unga tegishli vositalarni amalga oshiradi.
• OPC UA (Java) va bepul mijoz / server uchun SDK
• OPC dasturchisining aloqasi
• Ikkita sanoat IOT standartlari haqida hikoya: DDS va OPC UA
• Woopsa - Internetdagi OPC UA ga o'xshash funktsiyalarni keltiradigan protokol
• Wolfram SystemModeler va OPC UA bilan sanoat 4.0 da aloqa
• Sanoat uchun OPC UA Gateway 4.0
• S2OPC ochiq manbali xavfsiz OPC UA
• OPC UA bo'yicha to'liq qo'llanma