OPC UA標準可促進機器和設備數據的高效評估。勞易測OPC UA認證傳感器為用戶帶來更多受益。

Ingo Baumgardt
自動識別和機器視覺產品中心總監

使自動化金字塔更具穿透性

無論是工業4.0
、工業物聯網還是機器對機器通信，都必須使用適合的標準將係統和產品互聯在一起。對此，專家們經常提及自動化金字塔：根據定義
，可能涵蓋基礎層、設備層、現場層
、控製和過程控製層以及金字塔頂層— —製造運營管理層。各層之間采用不同的標準進行數據交換：機器和設備使用IO-Link、PROFINET、Ethernet/IP、EtherCAT或Ethernet TCP/IP等相關標準在現場層交換數據，然後再傳輸到控製層，但還沒有直達自動化金字塔頂層的路徑。這是因為現場總線無法一直擴展到雲，MQTT等協議也不能與現場層進行通信。OPC UA框架（UA即統一架構）可以彌補這個差距。勞易測OPC UA認證傳感器可為用戶帶來更多選項。

圖1：OPC UA標準可連接自動化金字塔的各個層級。

從現場到雲

目前還沒有通用的標準允許所有層級之間的所有機器、設(she)備(bei)和(he)服(fu)務(wu)器(qi)直(zhi)接(jie)相(xiang)互(hu)通(tong)信(xin)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)協(xie)議(yi)必(bi)須(xu)滿(man)足(zu)相(xiang)應(ying)層(ceng)級(ji)的(de)具(ju)體(ti)要(yao)求(qiu)，但(dan)使(shi)用(yong)一(yi)個(ge)協(xie)議(yi)無(wu)法(fa)複(fu)製(zhi)所(suo)有(you)信(xin)息(xi)。無(wu)論(lun)如(ru)何(he)，機(ji)器(qi)和(he)設(she)備(bei)都(dou)會(hui)生(sheng)成(cheng)大(da)量(liang)有(you)價(jia)值(zhi)的(de)數(shu)據(ju)。但(dan)是(shi)
，通(tong)常(chang)無(wu)法(fa)在(zai)數(shu)據(ju)評(ping)估(gu)層(ceng)直(zhi)接(jie)訪(fang)問(wen)和(he)解(jie)析(xi)數(shu)據(ju)

，而(er)OPC UA可以為其創建連接。該標準不是一種協議
，而是一種框架或技術集。背後原理是：OPC UA使(shi)用(yong)信(xin)息(xi)模(mo)型(xing)定(ding)義(yi)傳(chuan)輸(shu)數(shu)據(ju)。該(gai)標(biao)準(zhun)可(ke)管(guan)理(li)通(tong)信(xin)層(ceng)的(de)訪(fang)問(wen)權(quan)限(xian)
，並(bing)定(ding)義(yi)數(shu)據(ju)交(jiao)換(huan)協(xie)議(yi)。因(yin)此(ci)，目(mu)前(qian)相(xiang)互(hu)隔(ge)離(li)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)金(jin)字(zi)塔(ta)層(ceng)級(ji)可(ke)以(yi)變(bian)得(de)更(geng)具(ju)穿(chuan)透(tou)性(xing)
，演(yan)變(bian)為(wei)一(yi)種(zhong)開(kai)放(fang)性(xing)網(wang)絡(luo)架(jia)構(gou)。OPC UA功能是可自由使用的開放源，而與製造商和軟件平台無關。

快速配置

要在所有自動化金字塔層級之間實現數據交換，必須係統化地準備和提供所有數據。即使已定義通信標準
，也會出現以下限製：設備會輸出數字信號，而接收器需要使用元數據，因此必須對這種數字信號進行正確解析（例如使用一個裝置）。OPC架(jia)構(gou)的(de)信(xin)息(xi)模(mo)型(xing)可(ke)在(zai)此(ci)發(fa)揮(hui)作(zuo)用(yong)。該(gai)模(mo)型(xing)將(jiang)連(lian)接(jie)設(she)備(bei)描(miao)述(shu)為(wei)不(bu)同(tong)的(de)網(wang)絡(luo)對(dui)象(xiang)。第(di)一(yi)步(bu)是(shi)管(guan)理(li)節(jie)點(dian)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)。第(di)二(er)步(bu)是(shi)定(ding)義(yi)標(biao)準(zhun)屬(shu)性(xing)
，這(zhe)是(shi)識(shi)別(bie)網(wang)絡(luo)中(zhong)設(she)備(bei)的(de)最(zui)低(di)要(yao)求(qiu)。此(ci)外(wai)還(hai)要(yao)定(ding)義(yi)一(yi)些(xie)特(te)殊(shu)屬(shu)性(xing)，例(li)如(ru)機(ji)器(qi)的(de)功(gong)能(neng)和(he)操(cao)作(zuo)。這(zhe)就(jiu)會(hui)創(chuang)建(jian)可(ke)以(yi)自(zi)動(dong)讀(du)取(qu)的(de)結(jie)構(gou)

，從(cong)而(er)能(neng)夠(gou)使(shi)用(yong)其(qi)他(ta)OPC UA認證設備讀取和解析數據。實用性是：工gong業ye標biao準zhun即ji時shi可ke用yong，製zhi造zao商shang不bu必bi為wei各ge個ge設she備bei從cong頭tou創chuang建jian規gui範fan。這zhe些xie配pei套tao規gui範fan說shuo明ming了le一yi維wei碼ma閱yue讀du器qi的de定ding義yi標biao準zhun及ji其qi所suo提ti供gong的de值zhi和he事shi件jian等deng內nei容rong。OPC架構提供PDF和XML格式下載文件。也就是說
，規範是機器可讀的，不需要手動傳輸。

設備數據模型中所存儲的信息類型：

• 用於識別網絡設備的數據
• 過程數據和事件（例如掃描儀的讀取結果、開始/停止命令）
• 質量數據（例如掃描儀讀取過程成功或失敗）

因此，OPC UA可提供顯著的部署優勢。例如，勞易測BCL 348i條碼閱讀器識別出自身為網絡中的一維碼閱讀器
，且控製層理解該信號後

，係統會自動檢測出設備特性(AutoID)。這zhe樣yang便bian可ke實shi現xian極ji快kuai速su的de係xi統tong集ji成cheng。另ling外wai可ke以yi集ji中zhong記ji錄lu單dan個ge設she備bei的de警jing報bao以yi及ji錯cuo誤wu和he狀zhuang態tai消xiao息xi，並bing以yi標biao準zhun方fang式shi進jin行xing評ping估gu，因yin此ci係xi統tong維wei護hu工gong作zuo也ye將jiang得de以yi簡jian化hua。

圖2：如果不使用OPC UA標準
，通常需要很長的時間來識別缺陷標簽或損壞的掃描儀。

確保網絡安全

OPC UA還有利於提高IT安全性。在工業物聯網時代，有一項要求變得日益重要：必須通過雲來處理工業物聯網中的機器數據。這對用戶的受益是：OPC UA標準中已集成端到端加密功能，可有效防止公司數據受到外部攻擊。另外也可以非常輕鬆地分配內部權限。係統已指定數據訪問
、讀取、評估或更改權限，可以最大程度降低因攻擊或錯誤操作而帶來的停機等風險。

係統更易於監控

該標準的最大優勢之一是，可以通過數據評估顯著提高係統效率。通過OPC UA標準，可輕鬆地監控機器和係統並優化流程。下麵使用一個實際例子進行說明：在零貨存儲區，傳送帶會將貨箱運輸至揀貨站和發貨區。每個貨箱都有一個條碼標簽。勞易測BCL 348i一(yi)維(wei)碼(ma)閱(yue)讀(du)器(qi)安(an)裝(zhuang)在(zai)傳(chuan)送(song)帶(dai)上(shang)，可(ke)提(ti)供(gong)在(zai)傳(chuan)送(song)帶(dai)上(shang)運(yun)輸(shu)貨(huo)箱(xiang)所(suo)需(xu)的(de)數(shu)據(ju)。一(yi)方(fang)麵(mian)，在(zai)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)，掃(sao)描(miao)儀(yi)光(guang)學(xue)器(qi)件(jian)可(ke)能(neng)會(hui)出(chu)現(xian)髒(zang)汙(wu)，導(dao)致(zhi)無(wu)法(fa)清(qing)楚(chu)檢(jian)測(ce)貨(huo)箱(xiang)上(shang)的(de)標(biao)簽(qian)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)
，運(yun)行(xing)中(zhong)標(biao)簽(qian)也(ye)可(ke)能(neng)因(yin)受(shou)壓(ya)而(er)損(sun)壞(huai)或(huo)髒(zang)汙(wu)，從(cong)而(er)無(wu)法(fa)再(zai)進(jin)行(xing)讀(du)取(qu)。此(ci)時(shi)，機(ji)器(qi)運(yun)營(ying)商(shang)如(ru)何(he)發(fa)現(xian)錯(cuo)誤(wu)
？

快速訪問相關數據

如果不使用OPC UA標(biao)準(zhun)，最(zui)便(bian)捷(jie)的(de)方(fang)式(shi)是(shi)使(shi)用(yong)診(zhen)斷(duan)計(ji)算(suan)機(ji)來(lai)訪(fang)問(wen)傳(chuan)感(gan)器(qi)。這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)會(hui)存(cun)儲(chu)嚐(chang)試(shi)讀(du)取(qu)失(shi)敗(bai)次(ci)數(shu)等(deng)數(shu)值(zhi)
，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)識(shi)別(bie)出(chu)發(fa)生(sheng)汙(wu)染(ran)或(huo)損(sun)壞(huai)的(de)掃(sao)描(miao)儀(yi)。但(dan)缺(que)點(dian)是(shi)，用(yong)戶(hu)必(bi)須(xu)單(dan)獨(du)控(kong)製(zhi)和(he)讀(du)出(chu)每(mei)個(ge)設(she)備(bei)。這(zhe)是(shi)一(yi)項(xiang)非(fei)常(chang)耗(hao)時(shi)的(de)任(ren)務(wu)
，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)識(shi)別(bie)受(shou)損(sun)標(biao)簽(qian)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)。此(ci)時(shi)員(yuan)工(gong)需(xu)要(yao)單(dan)獨(du)讀(du)出(chu)每(mei)個(ge)掃(sao)描(miao)儀(yi)並(bing)手(shou)動(dong)輸(shu)入(ru)數(shu)據(ju)。而(er)借(jie)助(zhu)OPC UA標準和適合的傳感器技術，此項工作可以非常高效地完成：勞易測BCL 348i一維碼閱讀器符合OPC UA認ren證zheng，可ke以yi將jiang掃sao描miao儀yi數shu據ju傳chuan輸shu到dao控kong製zhi層ceng。例li如ru，通tong過guo部bu署shu簡jian單dan的de應ying用yong，可ke以yi集ji中zhong評ping估gu這zhe些xie數shu據ju並bing顯xian示shi在zai儀yi表biao板ban中zhong。這zhe可ke以yi實shi時shi顯xian示shi掃sao描miao儀yi嚐chang試shi失shi敗bai次ci數shu是shi否fou過guo多duo。另ling一yi個ge優you勢shi是shi，係xi統tong也ye會hui傳chuan輸shu傳chuan感gan器qi的de安an裝zhuang位wei置zhi

，因yin此ci可ke以yi直zhi接jie對dui設she備bei進jin行xing維wei修xiu。如ru果guo確que定ding所suo有you掃sao描miao儀yi都dou很hen難nan檢jian測ce出chu特te定ding標biao簽qian，也ye可ke以yi有you針zhen對dui性xing地di更geng換huan相xiang似si的de標biao簽qian。總zong結jie：該方案可顯著提高維護效率，並輕鬆提高係統可用性。

圖3：勞易測BCL 348i一維碼閱讀器符合OPC UA認證，可兼容OPC UA技術要求，並將數據傳輸到管理層。

從認證傳感器技術中獲益

OPC UAzaiduanshijianneibianfazhanchengweixianchangcengyuyunzhijianshujujiaohuandezhongxinkuangjia。yiqianyangefencengdezidonghuaxitongbiandegengjuchuantouxing，zheyouzhuyugaoxiaopinggujiqiheshebeishujudeng。jinguangaianzhuangbiaozhunyoushixianzhu，danzhinengshiyongshihedechuanganqilaichixuyouhuayunyinghefuwu。jianyizixunketigongOPC UA認證產品並具備相關專業技術的傳感器專家。勞易測樂意隨時提供幫助。借助DCR 248i二維碼閱讀器和BCL 348i一維碼閱讀器等創新OPC UA認證勞易測傳感器技術
，操作員可以將係統評估效率提升到全新的級別。

圖4：DCR 248i等OPC UA認證掃描儀也適用於二維碼。為有效利用工業物聯網和工業4.0技術，勞易測不斷推出更多OPC UA認證產品。