使用JAVA开发配置OPCUA：WHAT?WHY?HOW?

导读

在工控领域，设备间识别与互联是控制的关键，不同需求的从业人员针对不同行业制定了许多通讯协议和标准。OPC(OLE for Process Control)是一个用于控制对象链接与嵌入的通信协议，基于微软公司的OLE技术为运行在Windows的应用程序和现场过程控制应用提供数据互通功能。经过长期发展，OPC不断更新其规范和功能并提出了第二代OPC标准——OPC Unified Architecture。

 

目录

1、OPC UA简介

2、OPC UA解决了传统工控行业痛点

3、Prosys OPC UA SDL for JAVA介绍

4、Prosys OPCUA案例分析

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01 OPC UA简介

 

该标准因其支持足够多的自动化厂商的自动化设备而在2010年成为国际标准，而在近十年间，随着工业互联网的不断发展、应用市场规模的不断扩张，OPC UA强大的数据建模和丰富的平台服务使得这个基于应用层的协议也被更多的物联网(IOT)供应商所重视和接受。

 

目前，OPC UA协议的收发机制主要是采用服务器-客户端模式和服务器发布订阅两种模式来实现。对于服务器-客户端模式，客户端可通过服务器获得相对应的权限，以统一架构为参考对象来设计通信范式，服务器通过定义的相关功能来接收客户端的请求，并对指令做出相应，这一过程中的每个相应信息都单独发送给对应客户端，以此实现服务器和客户端的交互。而发布/订阅模式(PubSub)则是引入中间件，发布者发布信息到中间件，订阅者可以通过中间件来接收对应地信息内容，不需要去对发布者进行更多的核实。

 

由于OPC UA已经定义了应用于多个行业的核心模型，协议配置人员仅需调用即可实现功能，但与此同时，协议设计人员也可以自己建立和设计专属模型，来应对实际的应用需求，协议内部信息的数据类型和结构在配置文件中定义。

 

02 OPC UA解决了传统工控行业痛点

 

在传统工控自动化领域中，软件发展整体是依托于硬件的发展的，即在设备条件不适应的情况下，软件系统本身并没有更新的动力，工业客户也并没有相关的需求。而在工业4.0和物联网高速发展的今天，工业互联网也作为重要内容被写入十四五规划，叠加疫情等因素的客观影响，越来越多的应用和需求被要求在终端实现，即要求服务器提供和维护方需要更多更专业的软件知识来应对各种情况。因此，在当前的中国自动化工业中的体系搭建始终面临着人才不愿留，培养难度大的客观情况。

 

另一方面，得益于中国庞大的市场和ToC应用需求的开发，在软件领域，已基本实现高精细化作业，单一类型语言的从业者只需不断更新该语言的技术储备，即可与其他从业人员共同维护开发某一产品。在这种思潮影响下，JAVA作为一种集成度高的面向对象语言，也就自然而然地成为了软件领域的热门语言之一。

 

03 硬件在环（HiL）仿真方式

 

更多的自动化设备生产厂商或协议支持服务商主动去适配高级编程语言，在OPC UA里就有由Prosys OPC推出的软件开发工具包Prosys OPC UA SDK for Java。该开发包连接了高级编程语言和应用层协议，其通过内设Java代码生成器的方法，来自动创建代码，以此帮助配置人员提供和使用OPC UA 数据构建。

 

同其他SDK一样，配置人员可以使用标准的OPC UA模型，或者使用我们的OPC UA 建模器设计自己的OPC UA模型，并将其导入到SDK 。Java代码生成器会负责其余部分，并确保应用程序中最可靠的操作。Prosys OPC UA Java SDK是使用OPC UA通信开发高级系统的可靠选择。Java软件开发支持所有运行JavaSE6(JRE1.6)，JavaSE7(JRE1.7)和JavaSE8(JRE1.8)的平台。

 

04 软件在环（SiL）仿真方式

 

当前已经有多个生产领域使用OPCUA来适配互联。例如，Weber在世界市场中是切片机技术领域的领导者，其目标是为机器配备一个新的SCADA系统，现有机器应立即使用更新模块的新功能。新架构应基于主干，在工业PC上提供中间件，能够映射机器的所有业务流程。现有的“经典”应用程序应在必要时进行封装，并与新功能联系起来。同时，应提供新的功能。Weber发现了OPC UA，它包含当前在机器和工厂工程中的软件工程所需的所有组件。同时实现的OPC UA接口完成了到与机器通信的所有客户端的链接。

 

Flux是一款结合FLIR视频检测系统使用的智能软件平台，可用于采集由硬件视频探测器生成的交通数据、事件、报警和视频图像。整个Flux服务器采用Java代码编写，支持Windows和Linux操作系统。通过使用Prosys OPC UA Java SDK软件库，轻松实现了将OPC UA接口添加到Flux服务器上。

 

 

NextNine旨在通过自动化、主动、远程产品服务来改善客户服务机构的绩效。NextNine虚拟支持工程师（VSE）是一款基于Java的软件，具备灵活可扩展的特性，可通过“编程”来监控所支持产品的各种组件，包括应用程序、操作系统、数据库和网络组件等。而Prosys OPC UA Java SDK则是NextNine在VSE中实现OPCUA客户端的服务支持供应商。

 

VSE是一个基于Java的软件,具备灵活可扩展的特性,可以编程来监控所支持的产品多种组件,包括应用程序、操作系统、数据库以及网络组件等。VSE通过内置的支持协议,如Telnet,FTP,DBI,SNMP及WMI,与其支持的产品进行通信。为了更好地迎合在过程控制和工业自动化领域中的服务支持需求,NextNine将OPC UA添加到网络协议套件中,从而简化了与所支持系统OPC通信的过程。

 

 

结语

 

我们认为。OPC UA作为重要的自动化标准协议之一，必将在中国工控自动化建设中发挥其作用，面对当前软硬件人才培养差异的现状与培养体系和市场环境的惯性带来的供需错位，在长远的将来，必将是推动综合素质人才的全面培养。而在当下，基于JAVA的OPC UA协议开发工具包可以视作一种先期尝试和低成本解题方案，值得进一步关注、讨论、应用和推广。