首先，OPC UA 是什么？

OPC UA是一種開(kāi)放的、基于以太網(wǎng)的通信標(biāo)準(zhǔn)，它集成了OPC Classic規(guī)范的所有功能，并提供了一個(gè)可擴(kuò)展的框架。OPC UA可以在不同的硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)上運(yùn)行，支持?jǐn)?shù)據(jù)、事件和方法的交互，以及復(fù)雜的信息建模。

OPC UA還具有高級(jí)的安全性，可以加密、簽名和驗(yàn)證消息，以及控制客戶端和服務(wù)器之間的連接。OPC UA是工業(yè)4.0和物聯(lián)網(wǎng)的重要通信標(biāo)準(zhǔn)之一。

接下來(lái)，我們將重點(diǎn)探討正在開(kāi)發(fā)的「現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信協(xié)議」(Field-Level Communication，F(xiàn)LC)OPC UA 規(guī)范：OPC UA FX，并深入了解它對(duì)工業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn)的潛在影響。

OPC UA FX 是什么？

OPC UA Field eXchange 是一套用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信的OPC UA規(guī)范，通常被稱為 OPC UA FX 或 UAFX，是 OPC UA 通信標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)擴(kuò)展。它旨在實(shí)現(xiàn)不同廠商的自動(dòng)化組件之間的過(guò)程和配置數(shù)據(jù)交換。

OPC UA FX的第一套規(guī)范已經(jīng)于2022年11月8日發(fā)布，這為使用OPC UA在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信奠定了基礎(chǔ)。目前，OPC UA FX仍在不斷完善和擴(kuò)展，以滿足工廠自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化的各種用例和需求，包括實(shí)時(shí)、運(yùn)動(dòng)和安全。預(yù)計(jì)在2023年，將有更多的OPC UA FX兼容的產(chǎn)品和解決方案推出市場(chǎng)。

為何我們需要 OPC UA FX？

首先，OPC UA 的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在工業(yè)中逐漸被廣大行業(yè)人士所認(rèn)可。它是一個(gè)獨(dú)立于制造商的通信協(xié)議，為從設(shè)備級(jí)到更高級(jí)別的信息交換提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的格式。對(duì)于機(jī)器制造商和線路建設(shè)者來(lái)說(shuō)，采用 OPC UA 意味著他們能讓其客戶更簡(jiǎn)易地獲取并解讀由各種機(jī)器產(chǎn)生的各種信息。

然而，OPC UA FX 進(jìn)一步完善了這個(gè)概念。它不僅針對(duì)機(jī)器之間的通信提供了低層的擴(kuò)展，而且能夠?qū)崿F(xiàn)不同制造商的機(jī)器之間的同步。通過(guò)以「語(yǔ)義」為基礎(chǔ)的通信，OPC UA FX 將為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)提供全新的控制和交互方式。

OPC UA 與 UAFX 旨在為所有生產(chǎn)層面實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換和表達(dá)，從車間地面的傳感器到云端的數(shù)據(jù)交換，從 OT 到 IT，都能實(shí)現(xiàn)。

OPC UA FX 是如何開(kāi)發(fā)的？

為了確保來(lái)自不同制造商的設(shè)備能夠順利地互聯(lián)互通，OPC 基金會(huì)的 FLC 團(tuán)隊(duì)正在積極地為 OPC UA FX 制定相關(guān)規(guī)范。OPC UA FX 將提供專用的通信機(jī)制和數(shù)據(jù)配置文件，以規(guī)定各種自動(dòng)化設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。

那么，OPC UA FX 有什么獨(dú)特之處呢？首先，它結(jié)合了時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（Time-Sensitive Networking, TSN）機(jī)制，支持通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)。這意味著它可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)同步數(shù)據(jù)交換和確定性傳輸。換句話說(shuō)，它能確保數(shù)據(jù)恰好在需要的時(shí)候到達(dá)其目的地，并且可以預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的交付時(shí)間。這種結(jié)合 TSN 的特性使 OPC UA FX 特別適用于那些需要精確同步和低延遲的應(yīng)用場(chǎng)景。

OPC UA FX 會(huì)取代現(xiàn)有的以太網(wǎng)或現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議嗎？

目前，OPC UA 已經(jīng)成功地集成到眾多機(jī)器中，并與 IT 應(yīng)用進(jìn)行互聯(lián)。OPC UA 的下一步是解決機(jī)器（PLC）之間的通信問(wèn)題，因?yàn)榇蠖鄶?shù)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線在其標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有涵蓋這一功能。因此，OPC UA FX 在這方面的通信應(yīng)用也是非常有前景的。

但是，當(dāng)考慮到機(jī)器到設(shè)備以及設(shè)備到設(shè)備層面的控制通信時(shí)，情況就變得復(fù)雜許多。在這些層面上的應(yīng)用，很多時(shí)候要取決于成本、復(fù)雜性以及信息模型的標(biāo)準(zhǔn)化等因素。

在未來(lái)，OPC UA FX 不太可能完全替代現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。這些協(xié)議都根據(jù)其自身的優(yōu)勢(shì)找到了自己的應(yīng)用領(lǐng)域。相反，更有可能的是，OPC UA FX 將憑借其新的 UAFX 功能來(lái)滿足尚未被滿足的需求，從而成為設(shè)備制造商需要支持的另一種協(xié)議。