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OPC 统一架构为未来打下了基础

今天涌现出众多嵌入式的创新和技术,比如黑莓(BlackBerry)手机、 iPhone、iPad, 嵌入式人机界面(hmi)屏、智能楼宇自动化和安全产品。还有很多的创新和技术完成了互操作,比如无线网和云计算。这些创新和技术都是非常棒的,但什么业务理由能够驱动供应商和最终用户采用这些前沿产品和系统?  自动化工业必须评估和决定今天与明天的不同技术和创新应用,用犀利的目光判断这些技术怎样能够提供一种安全、可靠、互操作方案,解决实际问题。伟大的技术创新来自美妙的学术研究项目, 但常常没有得到采用,因为他们难于实施。他们需要面对现实世界的问题,实现自身的商业价值,证明他们能够降低整体成本。  OPC统一架构(OPC UA)为自动化工业提供了这样的机会,用无缝的系统互操作创新方案获得了效率。本文提供了一种对技术创新和商业价值的思考,聚焦于移动数据和信息,提出了从嵌入式设备到企业再到云(提供计算和数据存储)的互操作理念。使用来自OPC基金会与伙伴的技术,利用OPC的优势,掌握互操作的应用,将为制造商、供应商和最终用户提供很多商业机会,  消费类电子到工业自动化的进化  很多个体和小公司现在有机会在范围更广的应用中使用消费电子技术。在今天,每个月至少有10,000新应用被开发出来,下载到不同的智能设备中。  更为复杂的是每个智能设备的供应商具有自己的基础架构和开发环境,而与竞争对手的智能设备平台不兼容。为了满足用户的需求,供应商必须投资支持多种智能设备平台,这就造成了开发和维护成本的升高。  随着应用数量的不断提高,增加了用户寻找和评估应用的复杂性。评价和参照系统基本上仅是简单介绍,用户必须要发现好的应用,才能使他们的系统更加多产。现在很多应用是免费或者是名义上费用,让人感觉试用一下也没失去什么。用户对这些应用不会报有高的期望(比如可靠性和性能)。  在消费市场上,多家嵌入式设备供应商正为市场份额而打拼。供应商提供多数的消费电子设备平台复杂,没有按照设备互操作和可靠性原则来设计。应用随着开发者"购买前试用"的心里和大量分销渠道而扩散。他们关心的是如何把产品快速带人市场;所以,他们好像愿意抄近路,牺牲可靠性、互操作性和安全性。在病毒检查上也缺少实践证明确保质量。  消费类电子到工业自动化的应用  消费电子的技术发展和用户需求正驱动着对多供应商、多平台互操作的期待,而这正是工业自动化中特别需要的。现在的问题是:这些创新和技术如何解决可靠性和安全性的问题?他们的哪些属性能够影响最终用户?他们怎样帮助供应商增加销售额和降低用户成本?  虽然不能低估消费类电子技术创新的重要性,但工业自动化的现实是仍有很多的问题需要技术创新,比如有很多完全不同的网络和没有连接的设备,不同的销售模式,比消费类电子更高的安全性与可靠性的要求。  现在的挑战是在工业自动化行业学习消费类电子中的技术创新和标准化,吸取并采用到工业制造和其他领域,再加上在工业自动化系统中对安全性、可靠性、高性能和互操作的需求,这样会产生非常好的效果。  运用到工业自动化的产品和服务必须证明其安全可靠和互操作能力。OPC基金会既要对技术创新提出有令人耳目一新的感觉,还要对技术创新进行量身定做的裁剪,满足工业环境的要求。  工业自动化中的系统要比消费类产品具有更长的使用期,当实施新技术创新时,需要一种对老产品实现互操作的策略。比如,用智能手机接收和确认来自工业现场的报警非常的酷和令人兴奋,但工业自动化需要保证信息的可靠性,即在智能手机上接收的报警是真实的,所以有些场合需要信息冗余,确保信息的及时而可靠。  OPC基金会也一直在关注消费电子、工业自动化、财务、零售、楼宇自动化、安全和智能电网的标准化工作。因为具有潜在的合作可能,多数标准化组织之间都在彼此相互学习。  OPC基金会已经与很多工业标准组织进行合作。OPC基金会从2004年开始研发OPC UA平台,力图提供一个完整的基础架构,成为安全可靠的独立平台。OPC UA的目的是让各种不同工业标准组织的信息模型能够使用OPC UA的服务,提供一种完整的互操作解决方案。  嵌入式设备的很多技术创新已经融入OPC UA的设计之中。很多供应商已经推出了开发工具包,实现了在嵌入式设备中支持OPC UA。OPC UA 在基础架构中实现了可靠性、安全性和高性能。  使用OPC标准,供应商现在可以用标准的方法,把很多技术创新直接添加到他们的产品之中。  最终用户驱动他们的供应商为他们提供具有OPC UA技术的产品。很多供应商建立了自己的私有基础架构,并希望他们的客户直接从他们手里购买所有产品。产品包括了很多技术创新,但最大的缺点是这些产品紧紧捆绑到他们的私有平台。当客户要求供应商开放他们的私有平台,并且与其他设备互操作时,解决方案通常为松散的耦合,充斥着笨重的接口和网关。  来自消费电子世界的最终用户期望有可互操作性。反应敏捷的供应商采用开放的互操作标准,用于产品投放市场。所以,购买某家供应商产品而被套牢的日子已经一去不复返了。开放互操作性使最终用户可以解除约束,使制造商更加有竞争力。智能手机可以方便地增加应用每天都在证明这一点。  横跨区域的信息集成  引人入胜的情节是使用一种无缝的标准化方法交换信息,实现横跨厂区的信息集成。技术创新为完全不同的系统提供了信息集成框架。  OPC基金会正在与很多不同领域(自动化领域外)里组织和协会合作,希望信息集成能够跨领域实现。OPC与这些组织的积极合作,承诺与相关的供应商一起工作,采用这项技术,把产品带人现实的市场。  信息在不同领域的共享是现实世界的机会,保证运行,增加销售、降低成本、提高质量、加快产品和服务进入市场的时间。世界领先的公司正在日常的业务中使用信息集成,作为挖掘潜能的一种机制。  OPC UA和设备集成  传统OPC规范的设计和架构仅仅建立在微软的技术上。虽然用微软操作系统实现当时的工业自动化互操作是正确的选择,但现在用于嵌入式设备时就有局限性了。供应商为了把OPC用于设备,就必须使用微软的操作系统和微软的组件对象模型(COM)/分布式组件对象模型(DCOM)。  支持多平台架构,在设备中实现OPC的功能,完成设备到设备的通信,这些是OPC UA基础架构所特别关心的问题。  消费电子中的嵌入式设备都采用多平台、低成本、高性能的战略。工业自动化和楼宇自动化使用的嵌入式设备是宽范围的,这个趋势正在增长,与消费电子生产大量的高性能、低成本处理器(包括通信)有所不同。  OPC UA按照安全可靠的信息集成和与上游设备互操作原则进行设计,支持嵌入式设备,设备提供的服务不受平台的约束。  OPC UA 企业网关  现代工厂需要与企业系统集成,企业的各个工厂常常散布在不同的物理位置。企业服务总线(ESB)是一个公共总线,提供这种连接;然而,对ESB的访问没有标准,这也意味着客户系统集成工作必须在一个工业自动化应用与一个特殊的ESB通信之前完成。OPC UA服务器桥接了这个从企业到自动化设备的缺口。一个复杂的OPC UA网关甚至支持业务处理,由ESB供应商提供,然后进一步完成把工厂集成到企业的流程。  主要的优点是:  1.降低集成OPC应用到企业的成本;  2.对特殊的ESB没有要求;  3.单一的Web服务应用程序接口(API),可以替代很多客户Web服务;  4.最好的信息集成,可以横跨多个区域实现信息交换。  安全,可靠的互操作性  工业自动化需要高度的安全、可靠的互操作性,要远远超过消费电子工业的要求。所以,在OPC UA 详细设计时要非常注重安全,同时要考虑架构的可伸缩性,满足并超出工业自动化的要求。工业标准和聚焦于必须基础架构服务,提供固定的基线,在多平台环境对安全、可靠的互操作是必须的。与信息提供商合作为嵌入式设备市场以及协会提供必要的信息集成服务,在基础架构上进行通信。  联盟和供应商正在一起工作,开发信息模型合作规范,加入OPC UA信息理念。为了取得来自嵌入式设备的富信息优势,并且能够通常的应用中使用这个信息,最终用户必须确保他们的供应商正在开发使用的产品。这类概念模型接近于消费电子世界,那里的用户能够插入一个设备发现有用的信息,并且直接使用。  未来方向  与其他联盟组织的一起合作非常重要。OPC基金会已经与EDDL(包括和FDT团队组成的未来设备集成(FDI)架构团队)进行了合作。也与Profibus、Profinet、HART、FF紧密协作,把OPC UA作为传输机制,把面向服务架构(SOA)作为解决方案。在2001年OPC基金会开始这样做时,愿景就是使不同厂家的plc和dcs之间可以交换数据和信息。最近两年,OPC基金会把这个愿景扩展到了现场设备,未来会使用一种标准设备描述语言(DDL),使用OPC UA作为一个诊断、配置和运行时操作的公共机制。这意味着你能够对任何阀门、任何工业网络进行操作,不管是哪个供应商。用户仅要学习和使用一种工具,而不是像今天这样需要多种工具。  创建OPC的初衷,基本的想法是为所有设备的通话提供一个标准化的接口。这解决了供应商驱动程序编写最小化问题。现在,OPC UA已经完成了标准化的接口,而且超越了简化通信的需求,不光具有标准化对话窗口、简单文本的标准化表示、动态变量/图表和文件归档,而且集成了所有工业流行的网络设备,使OPC、Profibus国际组织(PNO)、HART、现场总线基金会(FF)、现场设备技术(FDT)、增强型设备描述语言(EDDL)走到了一起。  工厂自动化是下一步。一旦增加了DeviceNet、ControlNet和EtherNet/IP的能力,用户就用一种方法进行配置、诊断和运行时操作任何设备,而不管设备在什么网络上。  最终用户非常关心来自多个厂商、在不同网络上运行的老系统和老设备的命运,如何降低培训、运行和维护的成本?用户要做的是使用即插即用的标准机制和开放网络。这就是OPC与PNO、FF、HART、EDDL、FDT组织合作的工作。合作的标准为设备配置、诊断和运行时的信息交换提供了坚实的基础,诸如通用应用具有一个标准化用户接口,独立于下层的网络技术。设备只要接入网络即可被发现,为上游的软件应用提供所有的配置、诊断和运行时的必要信息。  今天有多少人使用智能手机?多少人使用平板电脑?有多少社交网络?如何把智能设备、社交网络与自动化结合起来?是否能开发基于苹果系统(iOS)或者安卓系统(Android)的OPC App?如何把现有的资源与OPC技术结合,产生更加有趣的应用?如何进一步提高制造效率和降低制造成本?这些都是OPC基金会今后要探讨的话题。