解除固定固定关闭

中国区总部
Beckhoff Automation (Shanghai) Co., Ltd.

市北智汇园4号楼
静安区汶水路 299 弄 9-10 号
上海, 200072, 中国

+86 21 6631 2666
info@beckhoff.com.cn
www.beckhoff.com.cn/zh-cn/

OPC Unified Architecture (UA)

技术、产品以及数据交换标准的制定

倍福多年来一直是开放标准的先驱,很多客户都可以从倍福及第三方产品之间广泛的互操作性中受益。互操作性同样也是 OPC 标准化的一个重要的组成部分。包括参与 OPC 基金会的很多工作组开展的各项活动,进行产品认证或参加 OPC 基金会(包括在欧洲)每年组织举办的互操作性测试研讨会(Plugfest)。研讨会上会对规范的方方面面进行测试,以提升参与会议的不同制造商的不同 OPC UA 产品之间的真正互操作性。这个活动会对产品的开发产生直接影响,具体反映在厂商们针对不同的应用开发的各种产品上。

工业 4.0 和工业物联网的核心挑战之一是如何实现设备之间、机器之间和不同的服务之间,甚至是不同行业之间的安全、标准化的数据和信息交换。OPC UA 技术是一项数据交互规范,它保证数据交互的安全可靠,且独立于制造商和应用平台。OPC UA 于 2008 年发布,后来也成为了 IEC 国际标准 IEC 62541。早在 2015 年 4 月,RAMI 4.0(工业 4.0 参考架构模型)已经将 IEC 62541 标准列在实施通信层的议案中。

OPC 基金会的使命是管理一个由最终用户、供应商和联盟合作创建用于多厂商、多平台、安全可靠的工业自动化互操作性数据传输标准的全球性组织。其中一项最新和最具突破性的技术成果就是 OPC UA,它是一项数据交换标准,可以实现低至传感器层面,高至云端的安全、可靠的数据交换,并完全独立于制造商或者系统平台。

为了支持这一使命,OPC 基金会开展了如下工作:

  • 创建和维护技术标准规范
  • 通过产品认证测试,确保产品符合OPC规范
  • 与业界领先的标准组织合作

自 1998 年以来,倍福自动化公司一直是 OPC 基金会的成员,并在许多标准化项目中发挥了关键作用。倍福很早就采用了 OPC UA,并将此通信技术牢牢融入到各个产品中,在这种通信标准的应用方面积累了丰富的专业知识,并成功应用在很多客户项目中。

  • 自 1998 年起成为 OPC 基金会成员
  • 2006 年推出第一款 OPC UA 产品
  • 自 2007 年起获得认证的 OPC UA 产品
  • 每年都会参与所有重要的互操作性测试和认证活动
  • 持续参与重要工作组和配套规范工作
  • 倍福员工担任 OPC 国际基金会主席

目前,不同工业领域的配套规范正在制定中。这些规范基于 OPC UA 的语言元素,用来描述相应领域中的各个事物,例如,在 OPC UA 的对象模型中表示一台包装机。其主要的目的在于,任何一个与设备连接的 OPC UA 客户端都应该从 OPC UA 的角度理解为该设备特有的一个类型,而不用去管这是哪个制造商建造的设备。这意味着可以访问具体的设备规范,而不是每个制造商针对不同配置的结构化的变量列表。

倍福很早就认识到 OPC UA 的潜力,并在 2006 年推出全球第一台 OPC UA 服务器,它可以直接集成到控制器中。倍福一直与 OPC 基金会工作组保持密切合作,积极参与他们组织的互操作性研讨会,并将研究成果直接用于产品开发中。倍福是少数几家在最新版本和最新功能上均通过真正互操作性和稳定性测试的公司之一, 最后所有的研究结果也都会及时反馈给开发团队和规范工作组。

尤其是在上述配套规范方面,倍福在其产品中提供了全面的通用功能,并通过 TF6100 TwinCAT 3 OPC UA 以及 TE6100 TwinCAT 3 OPC UA Nodeset Editor,提供了一个可以集成配套规范的服务器和编辑器。

倍福 OPC UA 产品的应用场景

OPC UA Client/Server 和 OPC UA Pub/Sub 可以用来在设备之间建立独立于制造商的安全通信连接。
OPC UA Client/Server 和 OPC UA Pub/Sub 可以用来在设备之间建立独立于制造商的安全通信连接。

当然,OPC UA 客户端/服务器架构具有可用于实现机器对机器方案的优点,但从性能角度来看,它也有底层 TCP/IP 通信连接的缺点。2016 年,OPC UA 规范中增加了发布者/订阅者机制,允许通过“消息代理”进行通信。在本地网络连接中,可使用 UDP 作为传输通道实现此目的。对于跨网络通信,可使用 MQTT 作为传输通道。通过 TF6105TwinCAT 3 OPC UA Pub/Sub 功能,倍福提供了直接实时使用两种传输路径的机制。

倍福是 OPC 基金会的现场级通信(FLC)计划的成员之一,该计划为控制通信定义了一个开放、统一的接口(OPC UAFX 控制器到控制器)。该标准描述了设备和配置模型,可用于通过 OPC UA Client/Server 和 OPC UA Pub/Sub 配置和建立不同制造商的设备和/或控制器之间可操作的通信关系。

也可以通过 OPC UA 实现与云端通信,进行存储和分析。
也可以通过 OPC UA 实现与云端通信,进行存储和分析。

将云服务融入到自动化过程中对用户的吸引力越来越大,无论是实施中央数据存储,还是用于分析目的。通过扩展 OPC UA 的发布者/订阅者机制,可以通过 MQTT 传输协议等连接这种云服务。倍福通过 TF6105TwinCAT 3 OPC UA Pub/Sub 和 TF6720TwinCAT 3 IoT Data Agent 提供了两种 TwinCAT 3 功能,以满足此类应用场景需求。此外,物联网总线耦合器 EK9160 可以通过 MQTT 将 I/O 层级直接连接至云端。

配套规范是 OPC UA 语言领域中统一的、独立于制造商的设备描述,它使得工业 4.0 环境中的组件可以独立于平台进行通信。
配套规范是 OPC UA 语言领域中统一的、独立于制造商的设备描述,它使得工业 4.0 环境中的组件可以独立于平台进行通信。

通过 TE6100TwinCAT 3 OPC UA Nodeset Editor 和 TF6100TwinCAT 3 OPC UA 功能组件,倍福可以将配套规范集成到自动化项目中,以及后续使用。Nodeset Editor 可用于加载配套规范(或生成的节点集文件),并将其用于建模设备项目。配套规范中的数据点可以以图形方式与 PLC 中的数据点连接。PLC 代码的自动生成功能减少了开发工作,使得集成更加简单。然后,生成的项目可以加载到 TwinCAT OPC UA 服务器中,为 OPC UA 客户提供一个标准化接口,用于访问基于配套规范的设备数据。

通过结合 OPC UA 与 TwinCAT Scope 和 TwinCAT HMI 可以轻松诊断和可视化第三方设备。
通过结合 OPC UA 与 TwinCAT Scope 和 TwinCAT HMI 可以轻松诊断和可视化第三方设备。

TwinCAT 3 Scope 是一个软件示波器,用于通过各种绘图工具以图形方式显示信号曲线。例如 YT、XY、条形图或数字图表。其中还包括长期记录、高级输出选项和触发器控制数据存储功能。通过集成 OPC UA 和 TwinCAT Scope,还可以访问第三方设备中的变量,让它们能够在熟悉的 Scope 界面中轻松、方便地进行诊断。

OPC UA 也可以集成到 TwinCAT HMI 中。这样就能够实现第三方设备的可视化以及变量访问。

在所有倍福工业 PC 中,通过 Device Manager 可以访问详细的系统诊断信息,亦可对现有的硬件和软件组件进行标准化的安全访问。
在所有倍福工业 PC 中,通过 Device Manager 可以访问详细的系统诊断信息,亦可对现有的硬件和软件组件进行标准化的安全访问。

倍福 Device Manager 作为标准配置预装在所有倍福工业 PC 中,用于显示硬件设备的系统诊断信息, 通常这些诊断信息也可以通过控制器的 Windows 操作系统和倍福控制器主板 BIOS 界面进行访问。控制系统的核心是控制器,生产中的任何故障都可能导致高昂的停机成本,为了避免故障并最大限度地减少停机时间,设备的状态检测和监控,以及提前预判故障就显得极为重要, 例如由于风扇故障或散热不充分而引起设备“死机”等等。所有倍福工业 PC 在运行期间均提供采集、分析和评估系统数据的诊断功能选项,并可对现有的硬件和软件组件通过统一的接口进行安全访问。倍福工业 PC 和嵌入式控制器上更集成了 OPC UA 服务器的功能,可访问工业 PC 在 Device Manager 中显示的相关诊断数据。

现有的设备可以轻松通过边缘控制设备配备 OPC UA 技术。
现有的设备可以轻松通过边缘控制设备配备 OPC UA 技术。

由于 TwinCAT 具有开放和灵活的通信架构,TwinCAT 3 功能也非常适合用于实施翻新改造方案。通过配备了 OPC UA 技术的倍福边缘控制设备可以轻松扩展现有设备,而无需修改设备的程序代码。倍福的各种工业 PC 都适合用作边缘控制设备硬件。原则上,每台倍福工业 PC 都能够提供并执行这类边缘控制设备的功能。这样就能够完美地扩展边缘控制设备及在其上运行的软件,以满足其预期用途要求。

OPC UA 被 MTP 应用程序用于通信。
OPC UA 被 MTP 应用程序用于通信。

模块化设计是机械工程,尤其是设备工程领域中的一个重要课题,可以提高设备部件的灵活性和可重用性, 显著减少转换和设置时间。模块类型包(MTP)是一项不受制造商限制的标准,在生产作业中与 OPC UA 通信。TwinCAT 支持在开发和生产阶段使用 TwinCAT 3 功能组件 TF8400TF8401 高效创建设备模块。

I/O 组件可以通过 OPC UA 与 TF6100 通信,而借助 EK9160 物联网耦合器,它们甚至可以通过 OPC UA 服务器自动检测和提供。
I/O 组件可以通过 OPC UA 与 TF6100 通信,而借助 EK9160 物联网耦合器,它们甚至可以通过 OPC UA 服务器自动检测和提供。

在传统系统结构中,EL 端子模块等 I/O 设备连接在 TwinCAT 中,并在其中进行相应的处理和切换。这样,TF6100TwinCAT 3 OPC UA 功能组件就可用于通过 OPC UA 访问 I/O 设备。

而物联网耦合器 EK9160 直接集成了 OPC UA 服务器接口。设备启动时会自动检测所连接的 I/O 端子模块,并通过 OPC UA 服务器提供, 从而能够快速安全地连接 I/O 数据点。EK9160 在翻新改造方案中的应用优势明显:也可以轻松给现有设备添加更多传感器,并通过标准化的 OPC UA 接口使用。

产品信息

TE6100 | TwinCAT 3 OPC UA Nodeset Editor 新产品

TE6100 | TwinCAT 3 OPC UA Nodeset Editor

The TwinCAT 3 OPC UA Nodeset Editor is a software for displaying, customizing, and creating the XML-based formal description files of OPC UA information models known as nodesets.

TF2000 | TwinCAT 3 HMI Server

TF2000 | TwinCAT 3 HMI Server

The TwinCAT 3 HMI Server is a modular web server that provides the human-machine interface (HMI). It supports all CPU classes from ARM to multi-core. The powerful architecture enables a wide range of application scenarios from local panel solutions to multi-client, multi-server and multi-runtime concepts.

TF3300 | TwinCAT 3 Scope Server

TF3300 | TwinCAT 3 Scope Server

The TwinCAT 3 Scope Server prepares data for the graphical display in the TwinCAT 3 Scope View. It can be used with the Scope View Base or the TE1300 Scope View Professional version. The Scope Server is particularly suitable for autonomous data recording in distributed systems in the production, plant or machine network. It not only has TwinCAT-specific communication interfaces, but also a standardized communication connection via OPC UA.

TF6100 | TwinCAT 3 OPC UA

TF6100 | TwinCAT 3 OPC UA

OPC UA is a platform-independent, service-oriented communication architecture for reliable, secure and multisupplier data transport from the production level to the production planning and ERP system or to the cloud.

TF6105 | TwinCAT 3 OPC UA Pub/Sub

TF6105 | TwinCAT 3 OPC UA Pub/Sub

TwinCAT 3 OPC UA Pub/Sub extends the OPC UA client/server architecture to include publisher/subscriber communication patterns. The TF6105 TwinCAT 3 OPC UA Pub/Sub provides the necessary implementations of the protocol so that these kinds of communication patterns can be readily integrated into the TwinCAT application. It includes various transport protocols as defined in the corresponding OPC UA specification part (OPC10000-14), e.g. UDP and MQTT.

TF6720 | TwinCAT 3 IoT Data Agent

TF6720 | TwinCAT 3 IoT Data Agent

The TwinCAT 3 IoT Data Agent provides bi-directional IoT communication functions in the form of a gateway application that can be configured and operated independently from the TwinCAT real-time environment.

EK9160 | IoT 总线耦合器

EK9160 | IoT 总线耦合器

EK9160 耦合器不需要编写控制程序就可以直接将 EtherCAT I/O 的数据传到物联网(IoT)。它根据不同的 IoT 通信协议转换 E-bus 信号,通过这种方式将 I/O 数据简单、标准化地集成到基于云的通信和数据服务中。既不需要控制器,也不需要事先编程。I/O 数据传输的参数设置可以通过便于用户使用的网页对话框来完成,支持任何浏览器访问。所需的云服务和安全功能(身份验证,加密等)也可以很方便地使用浏览器进行配置。参数设置完成后,耦合器自动发送数字量或模拟量 I/O 值给云服务,包括时间戳。

超紧凑型工业 PC

超紧凑型工业 PC

可扩展的 C60xx 系列将强大的计算能力与可扩展性结合于一体,在控制柜中的安装方式灵活多样。