導讀： 現代制造業(yè)所面臨的最大挑戰之一是系統互聯(lián)，OPC UA是應對之道。OPC UA在統一傳統控制層現場(chǎng)總線(xiàn)系統并實(shí)現一直到云端的無(wú)縫通信方面擁有巨大潛力。

現代制造業(yè)所面臨的最大挑戰之一是系統互聯(lián)，OPC UA是應對之道。OPC UA在統一傳統控制層現場(chǎng)總線(xiàn)系統并實(shí)現一直到云端的無(wú)縫通信方面擁有巨大潛力。

——Sebastian Sachse

貝加萊開(kāi)放自動(dòng)化，技術(shù)經(jīng)理

機床制造商exeron相信，OPC UA是發(fā)展之道。這一電火花加工（EDM）專(zhuān)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一個(gè)基于開(kāi)放式IEC標準的通信解決方案。我們與來(lái)自exeron公司的軟件專(zhuān)家Michael Lamparth和Paulus Kolb以及貝加萊開(kāi)放自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)理Sebastian Sachse坐下來(lái)，一起了解更多關(guān)于該OPC UA項目以及他們對未來(lái)的規劃和期望。

為什么貝加萊如此投身于OPC UA？

Sebastian Sachse：針對現代制造業(yè)所面臨的最大挑戰之一，OPC UA是應對之道。無(wú)論你稱(chēng)之為工業(yè)4.0，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)還是智慧工廠(chǎng) – 只有在生產(chǎn)線(xiàn)中的所有組件都能夠經(jīng)由統一網(wǎng)絡(luò )實(shí)現通信，我們?yōu)槲磥?lái)所設想的先進(jìn)制造系統才能得以實(shí)現。從各個(gè)傳感器一直到ERP和DCS層，縮小IT與OT之間的距離是達到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用所需透明度的唯一方式。

各種不同的網(wǎng)絡(luò )、現場(chǎng)總線(xiàn)系統和通信協(xié)議已經(jīng)可用 – 為什么還要增加一個(gè)呢？

Sachse：恰恰是由于這一點(diǎn)：協(xié)議太多了。在一個(gè)典型的生產(chǎn)車(chē)間內，你擁有來(lái)自各種不同制造商的機器，每臺機器都有各自的控制系統和現場(chǎng)總線(xiàn)或工業(yè)以太網(wǎng)。即使這些機器彼此獨立運行，在調試和維護方面，你也需要花費更多時(shí)間和精力。

因此，如果你希望各個(gè)組件能夠實(shí)現同步運行和通信……

Sachse：正是。在過(guò)去這種情況下，實(shí)際上是不可能實(shí)現的。你需要聘請專(zhuān)業(yè)人員，花時(shí)間和金錢(qián)對無(wú)數網(wǎng)關(guān)和接口進(jìn)行編程和維護。此外，一旦你需要實(shí)時(shí)范圍內的響應時(shí)間 – 例如，將機器人與注塑機同步 – 那么你就別指望了。

Kolb先生，您希望從實(shí)施OPC UA中獲得什么？

Paulus Kolb：我們希望減少我們不得不支持的接口數量。我們的第一步是專(zhuān)注于機器本身的通信，但是OPC UA在我們行業(yè)內的潛力比這更大。從中長(cháng)期來(lái)看，我們的目標是在開(kāi)發(fā)和推動(dòng)基于OPC UA的標準接口方面發(fā)揮積極作用，無(wú)論是用于M2M通信，還是用于集成車(chē)間數據采集和ERP系統。

那會(huì )有什么好處呢？

Kolb：接口標準化釋放了我們的內部資源，并允許我們將精力集中于使我們的EDM和銑削解決方案可實(shí)現差異化的功能實(shí)現。在這條路上，我們并不孤單 – 統一的接口對涉及其中的每個(gè)人來(lái)說(shuō)都是一個(gè)雙贏(yíng)的局面。憑借OPC UA，我們得到了實(shí)施它們的正確解決方案。

在您的機器中，第一個(gè)使用OPC UA的地方是哪里？

Kolb：第一個(gè)應用是將HMI系統連接至我們EDM線(xiàn)上的CNC控制器。EDM加工特有的一些要求阻止了我們使用通用控制器。因此，我們開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)的CNC控制器，并且 – 由于缺乏更好的替代方案 – 我們使用我們的HMI系統創(chuàng )建了一個(gè)專(zhuān)有接口。在過(guò)去20年的時(shí)間里，這種做法產(chǎn)生了一整套接口，因此exeron不得不使用我們自己的資源來(lái)對其進(jìn)行開(kāi)發(fā)和支持。診斷和維護選項同樣如此。

exeron轉向OPC UA花了多久？

Michael Lamparth：我們的第一步是分析我們的專(zhuān)有接口，并定義必要的數據對象?；诖?，我們評估了該如何通過(guò)OPC UA實(shí)現這些對象及所需功能。我們通過(guò)評估采用CORBA標準的相似方法以及從斯圖加特大學(xué)ISW研究所處獲得了寶貴的見(jiàn)解。然后，我們研究了該如何用貝加萊解決方案完成整件事情。我們合作的結果是得到了一臺原型機。

OPC UA在您的領(lǐng)域內還有哪些其它潛力？

Kolb：我們從我們的客戶(hù)處看到的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，這意味著(zhù)潛在需要支持的接口數量 – 貫穿整條生產(chǎn)線(xiàn)內外 – 也在增長(cháng)。一個(gè)例子是我們?yōu)榕鋫湮覀兊墓ぞ?工件倉24小時(shí)運行而開(kāi)發(fā)的掃描模塊。多年來(lái)，我們已經(jīng)定義眾多接口，以適應機器控制和DCS系統中不同類(lèi)型的掃描單元和工件倉。我們現在也想用OPC UA統一它們。

Lamparth：另一件事是我們并非唯一提供這些工件倉類(lèi)型的廠(chǎng)商。而且由于其它機器也使用專(zhuān)有接口，因此單元控制系統制造商被迫處理各種各樣的掃描單元及其各自的接口。按照常理，所有相關(guān)方面都將從能夠以統一方式提供信息的接口中獲益，這些信息包括工具位置等。OPC UA協(xié)議將適用于此。

這樣的協(xié)議是否存在呢？

Lamparth：我們在這方面發(fā)揮了開(kāi)創(chuàng )性的作用，并開(kāi)發(fā)出了一種基于OPC UA的掃描接口供我們內部使用。它可以作為一個(gè)協(xié)議的藍圖，理想情況下將會(huì )由OPC基金會(huì )進(jìn)行標準化。我們相信，一部分控制系統制造商將會(huì )非常感興趣?，F有系統當然可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接，但是往前看我們設備的內部通信將全部采用OPC UA。當然我們也意識到，直到它逐漸完善并建立起標準，機器運營(yíng)商才會(huì )在其規范中列出這種接口。之后他們才會(huì )開(kāi)始使用它。

周?chē)泻芏鄬?shí)時(shí)協(xié)議。為什么一定要使用OPC UA呢？

Sachse：有很多原因。首先，OPC UA是一個(gè)完全獨立且廣泛認可的標準，可以將生產(chǎn)和IT的世界連接起來(lái)。它還能提供內置安全功能，確保數據得到安全、可靠的傳輸。然后還有一個(gè)非常關(guān)鍵的區別：OPC UA不僅可以傳輸數據，它還可以傳輸信息。

Kolb先生，您如何看待OPC UA的前景？

Kolb：很棒。目前的趨勢如工業(yè)4.0和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)以及正在進(jìn)行的OPC UA開(kāi)發(fā) – 如開(kāi)放源代碼 – 正在緩解自動(dòng)化金字塔各層標準化接口的開(kāi)發(fā)和實(shí)施壓力。在OPC UA之前，沒(méi)有同時(shí)滿(mǎn)足開(kāi)放、安全、硬件獨立、跨平臺和可擴展的標準。所以，OPC UA第一次使得從ERP層一直到現場(chǎng)總線(xiàn)層都擁有統一的接口。這釋放了全新的活力。

說(shuō)到現場(chǎng)總線(xiàn)層 – 您怎么看待OPC UA的實(shí)時(shí)TSN擴展？

Lamparth：很難在這里做一個(gè)真正的評估，因為標準還在不斷發(fā)展。然而，我們很樂(lè )意看到這一領(lǐng)域的確定性。在驅動(dòng)器的標準接口中看到它將是非常好的，它將允許我們在不同廠(chǎng)商的驅動(dòng)器之間輕松切換?，F在，我們將會(huì )繼續依靠像POWERLINK這樣的協(xié)議，它能在400微秒的循環(huán)周期內高度同步且確定地傳輸150字節的循環(huán)過(guò)程數據。OPC UA目前還無(wú)法做到，但是對于正在進(jìn)行的開(kāi)發(fā)將會(huì )進(jìn)展到哪里我們拭目以待。