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)。zheyangbiankeshixianjikuaisudexitongjicheng。lingwaikeyijizhongjiludangeshebeidejingbaoyijicuowuhezhuangtaixiaoxi，bingyibiaozhunfangshijinxingpinggu，yincixitongweihugongzuoyejiangdeyijianhua。

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zhuOPC 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 UA在(zai)短(duan)時(shi)間(jian)內(nei)便(bian)發(fa)展(zhan)成(cheng)為(wei)現(xian)場(chang)層(ceng)與(yu)雲(yun)之(zhi)間(jian)數(shu)據(ju)交(jiao)換(huan)的(de)中(zhong)心(xin)框(kuang)架(jia)。以(yi)前(qian)嚴(yan)格(ge)分(fen)層(ceng)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)變(bian)得(de)更(geng)具(ju)穿(chuan)透(tou)性(xing)，這(zhe)有(you)助(zhu)於(yu)高(gao)效(xiao)評(ping)估(gu)機(ji)器(qi)和(he)設(she)備(bei)數(shu)據(ju)等(deng)。盡(jin)管(guan)該(gai)安(an)裝(zhuang)標(biao)準(zhun)優(you)勢(shi)顯(xian)著(zhu)

，但(dan)隻(zhi)能(neng)使(shi)用(yong)適(shi)合(he)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)來(lai)持(chi)續(xu)優(you)化(hua)運(yun)營(ying)和(he)服(fu)務(wu)。建(jian)議(yi)谘(zi)詢(xun)可(ke)提(ti)供(gong)OPC 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。