OPC UA屬于標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范范疇，具體是IEC62451,，標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范通常的目的在于進(jìn)行“統(tǒng)一協(xié)調(diào)”,，并非是一種技術(shù)壁壘或者門檻，而是一種為了不同的廠商的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層數(shù)據(jù)進(jìn)行交互時(shí)有個(gè)統(tǒng)一規(guī)范,，確保協(xié)同一致,，其核心在“統(tǒng)一”，其實(shí)現(xiàn)在“集成”,，比如OPC UA就是屬于三個(gè)集成：

（1）.通信集成：把通信的Client/Server,、Pub/Sub機(jī)制予以集成，即,，把現(xiàn)有各種通信機(jī)制都予以支持,，確保連接性；

（2）對(duì)基礎(chǔ)信息模型,、垂直行業(yè)信息模型進(jìn)行集成,，這樣可以降低在具體項(xiàng)目中的工程成本，避免編寫大量的程序和各種驅(qū)動(dòng)接口,；

（3）對(duì)信息安全機(jī)制進(jìn)行集成,，確保信息被安全的傳送,。

在OPC UA的這幾個(gè)集成中，都是對(duì)原有的技術(shù)進(jìn)行了統(tǒng)一的規(guī)范和接口而已,，并沒有新的技術(shù),，但整體又是一個(gè)“創(chuàng)新”，構(gòu)建了一個(gè)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的數(shù)據(jù)互操作的方案,。 

OPC UA的角色在于讓工業(yè)設(shè)備使用統(tǒng)一的語言并實(shí)現(xiàn)語義互操作,，通俗的說,，就是希望大家在一起講相同的語言，就像設(shè)備來自不同的國家,，有說德語的,、日語的、法語的,、英語的,、中文的，大家說的都是“你好,！”,，但是，相互卻聽不懂,，OPC UA希望是的大家具有統(tǒng)一的語言,，這個(gè)語言當(dāng)然是“計(jì)算機(jī)”、“控制器”都能聽懂的語言進(jìn)行交互,。要知道,，計(jì)算機(jī)屬于IT世界，控制器屬于OT世界,，他們兩個(gè)人平時(shí)都是不同的語言表達(dá)方式,、“術(shù)語”都不同，縮寫都不一樣,，而且在OT和IT內(nèi)部本身還有“方言”，也要統(tǒng)一到“普通話”這個(gè)水平,，就是大家都實(shí)用某個(gè)語言的標(biāo)準(zhǔn)化版本,。

工業(yè)上需要OPC UA的原因在于“連接”，對(duì)于流程工業(yè)本身就是連續(xù)的生產(chǎn),，而對(duì)于離散制造業(yè),，也正在將不同設(shè)備連接起來，不僅是物理的連接,，也包括信息,、軟件接口的連接,，這樣就需要統(tǒng)一的接口，就像閥門之間的連接需要統(tǒng)一規(guī)范一樣,。 

OPC是在1996年即推出的,，主要是HMI/SCADA/DCS訪問現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，OLE for Process Control,，由其名字可知,，OPC基于Windows的訪問，后來OPC UA希望設(shè)計(jì)獨(dú)立于平臺(tái),，并且具有建模能力,，從嵌入式系統(tǒng)到SCADA和ERP這些開放系統(tǒng)，以及安全,、互操作方面的需求,，同時(shí)利用原有的能力，在2006年推出OPC UA-即統(tǒng)一架構(gòu)（Unified Architecture）,OPC UA具有跨平臺(tái),，支持SoA,、信息建模等顯著特點(diǎn)。在通信支持上,，這些二進(jìn)制,、TCP都是跨平臺(tái)運(yùn)行能力的，信息模型更是使得用戶更易于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成,，而降低工程時(shí)間消耗,。 

實(shí)現(xiàn)互操作就是采用了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,，所以，它的實(shí)現(xiàn)首先是一種“約定”,，就是大家同意采用這樣一個(gè)格式進(jìn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)書寫,，就像各種應(yīng)用軟件都會(huì)有“打印”這個(gè)功能，不管什么軟件,，打印這個(gè)功能就給了用戶定義打印順序,、正反面、紙張尺寸,、打印機(jī)的編號(hào)等信息,，這些信息構(gòu)建了一個(gè)“框架”，每個(gè)應(yīng)用軟件寫“打印”功能的時(shí)候就直接在系統(tǒng)里添加打印這個(gè)軟件組件,，然后打印機(jī)也遵循這個(gè)“框架”設(shè)定自己的打印機(jī)對(duì)應(yīng)的功能,，那么這個(gè)應(yīng)用軟件和打印機(jī)之間的這個(gè)“框架”就是類似于OPC UA的角色,，它給大家一個(gè)統(tǒng)一的框架，大家都按照這個(gè)框架,，每個(gè)應(yīng)用軟件不管下面打印機(jī)是什么樣的,，就直接按打印就可以，而開發(fā)應(yīng)用的工程師調(diào)用一個(gè)“打印”功能就可以很容易的開發(fā)這個(gè)功能而無需寫很多程序,，而這個(gè)語義互操作,，實(shí)際上就是說，Power Point發(fā)了把PPT頁面4張打印到1張A4紙上,，正反面,，每個(gè)打印機(jī)都知道它在說什么，然后選擇紙盒,、啟動(dòng)電機(jī)進(jìn)行紙張的翻轉(zhuǎn),、把四張PPT的信息微縮到一個(gè)A4頁面上，這一系列的工作,，都是由這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,、語義描述來實(shí)現(xiàn)的。 

是的，其實(shí)這里必須說明一下,，ISO/OSI的模型中的各個(gè)層級(jí)之間其實(shí)是相互獨(dú)立的,，即，OPC UA通常放在了應(yīng)用層,，而以太網(wǎng)僅指物理層(L1)與數(shù)據(jù)鏈路層（L2）的標(biāo)準(zhǔn)定義,，因此OPC UA可以運(yùn)行在各種總線、基于以太網(wǎng)的總線（如POWERLINK,、Profinet,、Ethernet/IP等），也可以運(yùn)行在TSN這樣的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)之上,。這就相當(dāng)于你寫了寄快遞,，你用一個(gè)手機(jī)端APP還是一個(gè)PC輸入了地址、收件人,、聯(lián)系方式通過Wifi聯(lián)網(wǎng)送入順豐的服務(wù)器,，這個(gè)服務(wù)器的物流調(diào)度則是由順豐自己的中央物流分揀系統(tǒng)根據(jù)各個(gè)省市的需求、汽車/飛機(jī)的成本,、時(shí)間消耗等綜合出來的最佳路徑,，然后這些數(shù)據(jù)要分發(fā)給各個(gè)傳輸工具的司機(jī),，這種數(shù)據(jù)在用戶端,、調(diào)度系統(tǒng),、分揀中心、司機(jī)之間流動(dòng),，都需要統(tǒng)一的格式和語義描述,，包括目標(biāo)地址、源地址,、重量,、貨物尺寸規(guī)格、重量,、類型（冷凍,、易燃易爆都要有特殊的運(yùn)輸方式），而至于用什么方式運(yùn)輸,，比如飛機(jī),、火車、公路交通,，乃至末端的電動(dòng)單車,，這些都是屬于通信的物理層介質(zhì)問題，各個(gè)單元相互獨(dú)立,，卻通過數(shù)據(jù),、協(xié)議、模型,、語義來連接,。 

傳統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用層都是與OPC UA并列的,，如CANopen、Profinet,、Modbus都屬于應(yīng)用層協(xié)議,，包FDT/DTM、DDS,、MQTT都是處理“數(shù)據(jù)分發(fā)”的機(jī)制,，并不包含信息模型的問題，或者像FDT/DTM主要偏向流程工業(yè),，而各個(gè)總線基金會(huì)他們的應(yīng)用層都是屬于私有的規(guī)約,，由企業(yè)或企業(yè)聯(lián)盟自行定義的，不能與其它的進(jìn)行互操作，因此,，還是需要OPC UA這個(gè)角色,。

再一次強(qiáng)調(diào)“獨(dú)立性”,，即，OPC UA本身與硬件軟件是獨(dú)立的關(guān)系,，OPC UA在實(shí)現(xiàn)的時(shí)候?qū)τ贗ntel,、ARM還是其它處理器硬件都沒有關(guān)系，或者什么樣的操作系統(tǒng)都沒有特別大的關(guān)系,，OPC UA的應(yīng)用可以以貝加萊的mappVIEW作為場(chǎng)景,，以O(shè)PC UA作為一個(gè)隔離層，讓HMI和PLC程序?qū)崿F(xiàn)隔離,，進(jìn)而相互不影響,，程序與畫面沒有了綁定關(guān)系，另外,，OPC UA為控制器提供了更為豐富多樣的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式,，包括多點(diǎn)觸摸支持、豐富的IT控件等,，當(dāng)然,，顯著的特點(diǎn)在于SCADA、MES等軟件可以通過OPC UA訪問各種現(xiàn)場(chǎng)不同廠商的控制器,，第三種應(yīng)用就是像EUROMAP 77這樣采用OPC UA規(guī)范的行業(yè)信息模型,，可以讓注塑機(jī)和MES之間進(jìn)行連接，EUROMAP 79使得注塑機(jī)與機(jī)器人之間可以進(jìn)行信息連接,。 

OPC UA的目標(biāo)要實(shí)現(xiàn)水平集成,，就是指在各個(gè)機(jī)器上不同控制器之間的數(shù)據(jù)交互，垂直集成,，從底層傳感器到云端的集成,，第三是端到端集成，就是制造單元與供應(yīng)鏈,、設(shè)計(jì)單元之間的集成,，因此,，OPC UA不僅僅是在數(shù)據(jù)上行，而是讓數(shù)據(jù)以一種任意的方式在各個(gè)單元間流動(dòng),，互相調(diào)用,。當(dāng)然，OPC UA是欠缺一定實(shí)時(shí)性的,，這也是為什么要推進(jìn)TSN的原因，即OPC UA over TSN,，OPC UA來解決語義互操作,，而TSN解決實(shí)時(shí)性問題，貝加萊目前的X20BC008T模塊就是直接將傳感器（I/O,模擬量）通過OPC UA over TSN的節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)缴蠈酉到y(tǒng),。 

OPC UA over TSN是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的書寫,，當(dāng)然其它公司也開發(fā)了Profinet@TSN, Ethernet/IP over TSN, CC-Link IE TSN等,，這些都是為了保持原來的應(yīng)用層，但是物理層和數(shù)據(jù)鏈路層采用TSN標(biāo)準(zhǔn),，但是,，每家的控制器實(shí)際上都是會(huì)有OPC UA Sever的，通過總線是把數(shù)據(jù)采集到控制器,，然后可以寫入OPC UA Server,，這實(shí)際上內(nèi)部是一個(gè)轉(zhuǎn)換，然后就統(tǒng)一可以被第三方上位系統(tǒng)訪問了,，任何技術(shù)實(shí)現(xiàn)都要考慮原有的投資安全,，這是工業(yè)領(lǐng)域設(shè)計(jì)任何系統(tǒng)必須考慮的，未來可以直接由OPC UA over TSN,當(dāng)然,，這是一個(gè)過程,。 

我們討論是否會(huì)由OPC UA over TSN統(tǒng)一,，首先要問,，產(chǎn)業(yè)有這個(gè)統(tǒng)一的需求嗎？顯然從IIoT,、智能制造的角度來說,，一個(gè)企業(yè)內(nèi)部的多個(gè)系統(tǒng)單元的連接的確存在著語義互操作的需求，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)廠商的系統(tǒng)有這個(gè)需求，其次,，用戶的需求是什么,？用戶的需求就是“統(tǒng)一”，接著的問題是由誰統(tǒng)一,？答案是“開放”,，誰更開放，更中立,，因?yàn)槿魏我粋€(gè)用戶都不希望被“私有”,、“具體”的企業(yè)制定的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范所約束，不僅在企業(yè)層面,，在國家標(biāo)準(zhǔn)的層面來說,，這也是不允許的。還有一個(gè)很重要的問題就是“生態(tài)系統(tǒng)”,，即使是中立的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,，也必須有大量廠商支持才行，而這一點(diǎn)上OPC基金會(huì)有大量的會(huì)員,，TSN目前也有大量的自動(dòng)化和通信廠商的支持,。

結(jié)論就是統(tǒng)一是一種需求，而由誰統(tǒng)一在于誰更中立,，更大的生態(tài)來決定的,。 

目前OPC UA的國際標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布到了Part XIIII部分,，OPC UA主要在IEC，基本上全球主流的廠商都參與了標(biāo)準(zhǔn)制定,，國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)由ITEI,，即SAC/TC124在組織，OPC UA目前國內(nèi)的話,，包括華為,、和利時(shí)、優(yōu)穩(wěn)自動(dòng)化,、浙大中控等均已在其產(chǎn)品和系統(tǒng)集成了OPC UA,。 

OPC UA的話，需要進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證,，這個(gè)由OPC基金會(huì)合作的實(shí)驗(yàn)室,，如國內(nèi)在ITEI就有測(cè)試驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室,。 

目前市場(chǎng)上歐美的主流控制器,、SCADA、DCS,、ERP都有了對(duì)OPC UA的支持,。 

OPC UA本身的優(yōu)點(diǎn)在于占用較小的內(nèi)存空間運(yùn)行，最小需要16kB,，這個(gè)對(duì)于現(xiàn)在的控制器運(yùn)行RTOS或基于Windows+RTOS的架構(gòu)來說，并不會(huì)增加太多的CPU負(fù)荷,，因此,，如果純粹從軟硬件資源消耗角度看，不夠成對(duì)OPC UA的普及障礙,，但是,，OPC UA意味著我們需要額外增加開發(fā)的工程師，對(duì)一個(gè)公司產(chǎn)品的軟件開發(fā)要求比較高,，至于對(duì)用戶—這倒也不是問題,，他們僅需配置參數(shù)即可，因此,，主要的推廣難點(diǎn)我想在于開發(fā)OPC UA本身的軟件需要一定的工程師資源,。 

OPC UA帶來的首要變化在于降低工程成本,，其實(shí),，沒有OPC UA也可以連接，只是會(huì)比較復(fù)雜,，寫大量程序,，包括各個(gè)系統(tǒng)間寫很多接口程序，在推進(jìn)一個(gè)IIoT,、數(shù)字孿生,、智能制造等項(xiàng)目的時(shí)候會(huì)比較復(fù)雜，成本比較高,，任何規(guī)范和技術(shù)的基礎(chǔ)功能首先還是得能降低成本,，如果不能做到這一點(diǎn)，就很難被推進(jìn),。

OPC UA賦予了未來更為靈活的控制系統(tǒng),、計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu),，使得真正是IT與OT的融合，因?yàn)?，大家首先能夠使得各自的?shù)據(jù)代表什么,？用什么結(jié)構(gòu)進(jìn)行了統(tǒng)一，使得數(shù)據(jù)真正意義實(shí)現(xiàn)“透明”,，這很關(guān)鍵,，因?yàn)椋形覀兘裉焖谕摹爸悄軙r(shí)代”的愿景都必須基于“互聯(lián),、互通,、互操作”才能實(shí)現(xiàn)。

它帶來的變化就在于“實(shí)現(xiàn)你愿望”--這些過去這么多年里用戶期待的,，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的連通,，挖掘數(shù)據(jù)的價(jià)值，必須建立在一個(gè)可以互聯(lián)的基礎(chǔ)上,。