OPC UA和PROFINET、ETHERNET/IP等工业以太网的比较

↑ 点击上方

“智能制造之家”

关注我们

原文作者：DANIELLE COLLINS（丹尼尔柯林斯）





写在前面

前面我们介绍了工业网络的整体架构：

工业通讯网络层级全解读，解析工业网络的自动化金字塔

也介绍了PROFINET、ETHERNET/IP等工业以太网：

技术解读PROFINET、Ethernet/IP等7种主流工业以太网

同时也介绍了面向未来的工业通信—OPC UA:

OPC UA-面向未来的工业通讯规范

今天我们从开发的角度体系聊一聊OPC UA与工业以太网的比较~

01 五层通信架构中的OPC UA

02 OPC UA和工业以太网

03 OPC UA知识与应用案例



01 五层通信架构中的OPC UA

在整个制造流程中，通常会使用涉及多种异构网络的工业以太网协议（例如EtherNet / IP，PROFINET或EtherCAT），以满足特定的拓扑要求，通信速度或延迟保证。尽管这些通信协议都是开放的，但它们通常并不兼容，这导致他们只能构成一个无法相互“通话”的碎片化网络。
OPC UA（Open Platform Communications Unified Architecture）旨在通过允许使用不同协议并在不同平台（例如Windows，Mac以及Linux）上运行的工业设备相互通信来解决此问题。而且，OPC UA超越了工业以太网的范围，它包括从自动化金字塔最低层开始的设备——处理现实数据的现场设备，诸如传感器、执行器和电机等——一直到最高层，包括例如SCADA（supervisory control and data acquisition），MES（manufacturing execution systems）和ERP（enterprise resource planning）系统，以及云计算。



OPC UA允许自动化金字塔各个级别的工业设备（以不同的协议和不同的平台运行）相互通信。

OPC标准是由OPC基金会管理的一系列规范，这些规范定义了客户端与服务器或服务器与服务器之间的接口，包括访问实时数据，监视警报和事件，访问历史数据以及其他应用程序。原始的OPC标准（现称为OPC Classic）只能用于Windows操作系统。随着OPC UA的引入，该技术变得与平台无关。
OPC UA允许来自不同供应商和不同平台的网络进行通信的能力，来源于其数据建模方法：OPC UA不仅保留原始数据本身（例如数值“15”），还保留其上下文以及数据周围的任何限制或参数（例如“摄氏度”）。通过标准化的语义描述，任何启用OPC UA的设备都可以定位和使用所需的数据。OPC UA中最重要的四个数据模型是数据访问（DA），警报和条件（AC），历史访问（HA）和程序（Prog）。这些基础模型也可以用作其他应用程序或特定过程的数据模型基础。
OPC最初是采用客户端-服务器通信模型的，但是在2018年，增加了发布-订阅（PubSub）扩展。客户端-服务器版本应对基于TCP / IP的点对点通信，不具备实时功能。PubSub版本应对一对多通信（一个发布端可以对应任意数量的订阅端），并且可以在时效性网络（TSN）上使用，从而使OPC UA可以提供硬实时通信——具有与确定性工业以太网协议匹敌的周期时间，延迟和时间抖动。


02 OPC UA和工业以太网

这就引出了一个问题：OPC UA会取代工业以太网吗？
虽然使用TSN的OPC UA与确定性实时工业以太网协议之间显然存在重叠，但OPC UA在短时间内还不太可能取代工业以太网。原因之一是因为这两种技术专注于不同的效果。即使通过TSN获得实时通信功能，OPC UA的优势实际上仍然在于它允许不同的网络进行通信，尤其是在工厂级和企业级之间的。另一方面，工业以太网主要为现场设备和控制器之间的通信而设计。两者可以并且很可能将会长期共存。



西门子的这张图显示了OPC UA和PROFINET如何在制造环境中一起工作

但是，随着工业4.0和工业物联网（IIoT）的推广，一些专家相信带有TSN的OPC UA可能会开始在现场级应用上逐步取代工业以太网。实际上，微软（OPC基金会的长期合作伙伴）声称，OPC UA是“受广泛认可的工业4.0关键通信和数据建模技术。” 工业4.0和IIoT都要求水平（机器对机器）和垂直（现场设备到工厂级和企业级系统）的工业网络必须进行互联互通，并且要对大量设备进行管理，进而还需要处理巨量数据。OPC UA支持水平和垂直方向的网络连接，以及对网络中各个部分（从现场到企业）的设备进行互联，并管理其中的数据。而且它是在一个独立于平台和供应商的解决方案中实现这一点的，还内置了安全性（管理访问，身份验证，消息签名，加密和日志记录的方法）。



03 OPC UA知识与应用案例

C#通过OPC UA+MQTT将设备数据采集至云端-自动化工程师的数字化之路从以太网到TSN，7大工业以太网、OPC UA的工业实时通信
西门子S7-1500通过OPC UA连接罗克韦尔FactoryTalk SE
OPCUA、PROFINET、Ethercat等都支持的TSN是什么？—工业通信未来已来
OPC UA TSN—面向未来的智能制造通信全架构TIA Portal配合PS虚拟调试-OPC UA数据通讯机床数字化通信三大标准-OPCUA、MTConnect、NC-LinkOPC UA + MQTT =物联网扩展的热门组合
OPC UA&与OPC Classic之间的数据转换
OPC UA服务器和客户端的安全机制你明白吗?
施耐德SoMachine平台下的OPC UA通讯




西门子、达索、PTC？工业软件CAD全球核心玩家与市场分析报告（223页）~

2020-12-16



100页PPT，带你了解数字化、智能化车间规划与建设！

2020-12-10



西门子、达索、SAP、PTC、Oracle...全球PLM市场报告

2020-12-08



西门子TIA Portal+库卡机器人+VNCK实现数字化机床虚拟调试

2020-12-06



数字化工厂实验室的建设标准、仪器设备与IT系统的联网与集成

2020-12-22



数字化工厂仿真：西门子Process Simulate与SIMIT通信组态案例

2020-12-20



典型工业领域的工业控制网络架构与解析

2020-12-17



数字化工业网络—工业互联网的网络技术.pptx

2020-12-03



超炫酷的西门子TIA Portal的大神级操作~

2020-11-27



自动化+信息化：徐工传动数字化工厂实施方案

2020-11-24



西门子TIA+PLCSIM+MCD+SIMIT，构建自动化仿真系统(案例下载)

2020-11-25



全球工业软件全景报告.pptx

2020-11-23



电子制造行业数字化解决方案（PPT）

2020-11-17



免责申明：本公众号所载文章为本公众号原创或根据网络搜索编辑整理，文章版权归原作者所有。因转载众多，无法找到真正来源，如标错来源，或对于文中所使用的图片，资料，下载链接中所包含的软件，资料等，如有侵权，请跟我们联系协商或删除，谢谢！



我们是一群智能制造技术的爱好者，我们乐于分享，我们积极向上，我们也许有些宅，但是我们很有爱，我们期待您的加入

--智能制造之家

多重福利哦

1.若您有智能制造相关资料需求，可以到智能制造之家社区进行下载，留言与沟通~

2.进入知识星球智能制造之家，提升自我认知，认识更多朋友，掌握更多资源，更多技巧~