OPC UA架構簡介

OPC UA是一個Client/Server架構的實時資料庫框架，UA Server負責管理自身的資料與處理邏輯，並通過OPC UA通訊協議對UA Client程式提供相應的資料與服務。

UA Server是基於OPC UA 伺服器框架(UA Server SDK) 二次開發而生成的服務端程式，該程式即可以是CPS體系中的CPS裝置： PLC, RFID Reader或感測器，也可以是物聯網體系中的應用平臺：MES，SCADA，EMS, WMS等。

UA Client負責與UA Server進行通訊，並訪問UA Server中的資料與服務。由UAClient 開發的程式可以是介面應用（HMI、報表和報警中心），企業管理與決策平臺（ERP和大資料平臺），物聯網系統（與CPS裝置進行通訊的MES或SCADA）或是CPS裝置（與RFID Reader進行協同的PLC）。

OPC UA Server三層結構 - 資料層，服務層與通訊層

OPC UA的資料層又稱地址空間（Address Space），它是由一系列擁有具體含義的記憶體資料與持久資料所組成的資料集合。地址空間採用面向物件的思想進行設計，由於其資料組織方式靈活自由，因此能夠對工業現場資料，業務資料，歷史資料，事件，報警，事務和資訊模型進行統一管理與描述。

OPC UA服務層介於資料層與通訊層之間，負責處理指定的互動任務。

OPC UA的通訊層又稱UA 協議棧(UA Stack)，其特點如下：

√    安全通道：負責對UA Client與UA Server的通訊資料進行加密與解密；

√    多種傳輸格式：支援二進位制和 HTTP 資料傳輸，其中採用 HTTP 格式的資料具有防火牆友好的特性；

√    多傳輸方式：目前支援TCP通訊，將來會支援UDP通訊。

如何使用OPC UA

OPC UA是一項由淺入深的技術，針對不同需求的OPC UA使用者，其所需掌握的知識深度與技能的種類也有所不同。

OPC UA Server產品開發建議

開發UA Server產品是一項複雜的工程，因此筆者根據自身的開發經驗，在架構層面進行了一些總結，以供參考。

嵌入式UA Server:

√    物理互動層：用於與裝置的物理層進行通訊，負責將上行物理訊號轉換為OPC UA 格式，將下行資料轉換為物理控制訊號；

√    邏輯計算層：對採集資料及中間資料進行實時分析，對控制邏輯進行處理；

√    應用模型：根據現場裝置特性所定義的裝置模型及相應的邏輯計算模型。

物聯網平臺UA Server：

√    裝置通訊層：與現場多個且不同種類的裝置進行通訊，負責資料的採集，命令的下發，通訊鏈路的維護以及通訊協議的轉換等；

√    業務處理層：將採集上來的訊號變為簡單易懂的資料；將所需執行的任務分解為具體的控制命令；將過程化的資料進行集中處理，形成有價值的業務導向資訊；

√    應用模型：根據現場裝置特性定義的裝置模型，以及以服務為導向的業務管理模型；

√    配置管理：負責在地址空間中動態的建立裝置通訊例項和業務處理例項；

√    歷史管理：負責記錄程式執行過程中的裝置資料與業務資料，並對外提供查詢服務。

OPC UA生態系統：

OPC UA應用案例

結束語

OPC UA是一項彙集了業界專家常年實踐經驗的產物，無論是總體的設計思想，還是具體的技術細節，都能讓我們感受到OPC UA所凝聚的匠人精神。

學習OPC UA 是一個自我提升，自我修煉的過程：通過對OPC UA的學習，我們能從中汲取到寶貴的知識與經驗；通過使用 OPC UA，我們能夠站在巨人的肩膀上，站得更高，看的更遠。

作為OPC UA忠實的粉絲，筆者希望藉此文章讓更多的人接觸與理解OPC UA，並希望在不久的將來，國內市場上能出現更多國人自己的OPC UA產品及解決方案。