OPC UA

通往数字化之路 — OPC UA 开放、独立于平台的通信

在网络化、标准化或网络安全方面，对工业网络的要求正以空前的速度增长。在这些问题重重的领域，基于以太网的 OPC UA（Open Platform Communications – Unified Architecture，开放平台通信 - 统一架构）通信标准正在快速发展。凭借其集成的安全机制，独立于供应商和平台的特性， OPC UA 为数字化提供了优异基础条件。西门子将 OPC UA 用于实现垂直连接和机器间（M2M）的通信，这是 OPC UA 与PROFINE在工业以太网中的优势组合。

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专家会谈 I Sven Gottwald，西门子过程自动化数字化业务部门系统管理主管

在我们的专家访谈中，您将快速了解到 OPC UA 和 OPC UA 基于 TSN 的真正意义。

例如，您是否会问自己，哪些应用可以使用基于 TSN 的 OPC UA PubSub 来实现？IIC 和 LNI4.0 采用了哪些不同的方法？

西门子公司系统管理主管 Sven Gottwald 对这些相关问题给出了答案。

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OPC UA 标准 OPC UA是一项开放标准，适用于从机器到机器间（M2M）的水平通信和从机器直到云端的垂直通信。该标准独立于供应商和平台，支持广泛的安全机制，并且可以与 PROFINET 共享同一工业以太网络。

PROFINET 和 OPC UA — 数字化道路上的重要标准

OPC UA 加速您公司的数字化进程

为了应对未来工业的需求，工业网络需要能够满足日益增长的需求。企业需要融合的、端到端的、安全的网络，这样的网络要具有灵活的可扩展性、动态适应能力，并且能够以尽可能快的响应时间自然地容纳大量用户。

OPC UA是一个重要的组件:开放的、平台无关的通信标准支持与第三方应用程序的无缝通信，并且可以灵活地扩展以满足特定的需求。OPC UA具有语义功能，它所支持的不仅仅是数据传输:它还包含一个独特的信息模型。认证、授权和加密等成熟的安全机制可保证安全连接。此外，PROFIsafe 机制正准备用于OPC UA，可实现机器间标准的与功能安全相关的通信。OPC UA还可以集成到现有的工业以太网中，可以运行在现有的PROFINET基础设施上，而不会影响其性能。

这就是为什么西门子将OPC UA作为从控制层级到所有级别较高的SCADA、MES和ERP系统，甚至云端的的优选开放接口。

不同需求的通信机制

OPC UA 客户端/服务器

OPC UA客户端/服务器通信广泛应用于自动化领域。通过这种成熟的一对一通信机制，每个 OPC UA 客户端都可以通过点对点通信访问 OPC UA 服务器上的数据。OPC UA 客户端向 OPC UA 服务器发送请求，并从服务器接收响应。这种通信形式能够实现可靠、安全、加密的数据交换，减少带宽，并且不会丢失数据，即使环境和网络质量不佳或受到干扰。客户端/服务器通信始终以 TCP/IP 为基础。

OPC UA 发布订阅

在OPC UA发布/订阅（Pub/Sub）模型的中，使用一对多或多对一的通信机制：发布者发布数据，网络中任意数量的订阅者可接收数据。OPC UA PubSub 通信可通过 UDP 或直接在第 2 层传输。根据所使用的技术，可缩短循环时间。与时间敏感网络（TSN）相结合，OPC UA PubSub 能够在控制层实现实时通信，满足时间关键型应用的需求。

基于 TSN 的 OPC UA

Siemens points the way – with TSN-based OPC UA

迈向数字未来和 IIoT（工业物联网）的又一大进步

有保证的、弹性的带宽、优化的服务质量(QoS)机制、实时能力和通信网络中非常低的传输延迟:西门子依靠时间敏感网络(TSN) 较大限度地利用自动化网络来满足不断增长的需求。因此，在速度和可靠性方面，从机器到机器的通信、从机器到操作层的通信可以达到新的高度。TSN是在IEEE 802.1框架内定义的，它包括一系列只影响数据链路层（Layer 2）通信的独立标准。

使用 OPC UA 的理由

特性

独立于供应商和平台
集成的安全概念（加密、签名和验证）
一致、端到端，并可扩展
信息模型和语义服务
与PROFINET 不受限制的并行传输
OPC UA PubSub 与时间敏感网络（TSN）相结合的实时通信能力

优势

标准化接口和广泛的可用性
直接按照协议进行安全通信，无需额外硬件
跨所有自动化层的直接连接和通信
简单明了的数据解释
基于以太网的简单网络，使用现有的工业以太网基础设施
简单机器集成用的国际标准化接口（配套规范）
高性能得益于快速通信
当使用 TSN 硬件和 OPC UA PubSub 时，可确定地传输 OPC UA 数据，而与网络负载无关

OPC UA 和 PROFINET – 携手迈向未来

Tom Burke，OPC UA 基金会总裁兼执行董事，谈及与西门子的合作以及与 PROFINET 、OPC UA 和 TSN 相关的技术。

OPC UA 促进与现有系统的集成和第三方系统的集成。并切 OPC UA 可集成到 PROFINET 中。

发展前景广阔

西门子是 OPC 基金会的创始成员，并在整个 TIA 产品组合中支持 OPC UA 。

开放平台通信 — 统一架构（ OPC UA ）是由 OPC 基金会开发而成，该基金会创建于 1996 年，西门子是其创始成员。OPC 基金会是一个国际性的非营利组织，拥有来自各行业的 450 多名成员。基金会与用户和供应商密切合作，开发开放、独立于供应商的标准 — 根据德国联邦信息安全办公室（BSI） Holger Junker 的声明，它成功地做到了这一点：“工厂中具有隐含安全特性并有潜力应对工业 4.0 带来的各项挑战的通信技术是 OPC UA 。”

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OPC UA 产品组合西门子为全集成自动化（TIA）提供从现场层扩展到控制和操作层的全面硬件和软件组合。作为开放的通信标准，OPC UA 在整个 TIA 产品组合中扮演着重要的角色