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OPC UA

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OPC UA的てき全ぜん名めい是ぜOPC Unified Architecture（OPC統一とういつ架か構）。是ぜOPC基金ききん會かい（英えい语：OPC Foundation）應用おうよう在ざい自動じどう化か技術ぎじゅつ的てき機器きき對たい機器きき網あみ路ろ傳でん輸協定きょうてい。有ゆう以下いか的てき特とく點てん：

  • 著しる重おも在ざい資料しりょう收集しゅうしゅう以及控ひかえ制せい為ため目的もくてき的てき通どおり訊，用もちい在ざい工業こうぎょう設備せつび以及系統けいとう中ちゅう
  • 開源かいげん標準ひょうじゅん：標準ひょうじゅん可か以免費ひ取得しゅとく，實み作さく設備せつび不ふ需授權けん費ひ，也沒有ゆう其他限げん制せい
  • 跨またが平台ひらだい：不ふ限きり制せい作業さぎょう系統けいとう或ある是ぜ程ほど式しき語ご言げん
  • 服務ふくむ導みちびけ向こう架か構（SOA）
  • 強健きょうけん的てき資し訊安全あんぜん特性とくせい
  • 整合せいごう的てき資し訊模型がた，是ぜ資し訊整合せいごう中ちゅう，基礎きそ設しつらえ施ほどこせ的てき基礎きそ，製造せいぞう商しょう以及組織そしき可か以將其複雜ふくざつ的てき資料しりょう在ざいOPC UA命名めいめい空間くうかん上じょう建けん模も，利用りようOPC UA服務ふくむ導みちびけ向こう架か構的優ゆう點てん。

歷史れきし

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OPC UA和わ其前身ぜんしん开放平台ひらだい通信つうしん（OPC）是ぜ由ゆかり同どう一いち個こ組織そしき所しょ開發かいはつ，但ただし兩者りょうしゃ有ゆう顯著けんちょ不同ふどう。基金ききん會かい開發かいはつOPC UA的てき目的もくてき是ぜ發展はってん比ひ原ばら來らいOPC通つう訊架構（只ただ使用しようMicrosoft Windows的てき進しん程ほど交換こうかんCOM/DCOM）更さら理想りそう的てき架か構，也更符合ふごう正ただし在ざい發展はってん中ちゅう的てき工業こうぎょう自動じどう化か[1]

OPC UA的てき規格きかく開發かいはつ了りょう三さん年ねん，之これ後ご花はな了りょう一いち年ねん實現じつげん通どおり訊協定きょうてい，OPC UA的てき第だい一いち個こ版本はんぽん在ざい2006年ねん問とい世よ。

到いた2015年ねん10月がつ10日とおか為ため止やめ，OPC UA最近さいきん的てき版本はんぽん是ぜ1.03。除じょ了りょうclient/server通どおり訊協定きょうてい外がい，新版しんぱん的てきOPC UA也加入かにゅう了りょうpublish/subscribe的てき機き制せい。

創そう新しん

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开放平台ひらだい通信つうしん（OPC）和かずCOM/DCOM的てき結合けつごう雖讓开放平台ひらだい通信つうしん可か以順利り推展，但ただし有ゆう以下いか的てき缺點けってん：

  • 频繁配置はいちDCOM的てき问题
  • 沒ぼつ有可ゆか以規劃的逾時機能きのう
  • 只ただ適用てきよう於Microsoft Windows
  • 資料しりょう安全あんぜん性せい較低
  • 沒ぼつ有ゆう針はり對たいDCOM的てき控ひかえ管かん（COM/DCOM類似るいじ黑くろ盒子，開發かいはつ者しゃ無法むほう取得しゅとく源げん代だい碼，因いん此需要よう處理しょり一些相關的問題或是未充份實現的問題）

因いん為ため這些缺點けってん以及許多きょた其他的てき考慮こうりょ因いん素もと，使つかい得とくOPC基金ききん會かい決定けってい開發かいはつ一個針對全新而且獨立的OPC UA通どおり訊協定きょうてい棧來取と代だいCOM/DCOM。其優點てん有ゆう：

  • 多た平台ひらだい實現じつげん，包括ほうかつ可か攜式的てきANSI C、Java及.NET框かまち架か。
  • 可か擴展性せい，從したがえ智慧ちえ傳でん感かん器き（英えい语：Smart transducer）、智慧ちえ致動器き一直到大型計算機。
  • 支援しえん多た線せん程ほど，也有やゆう單線たんせん程ほど/單たん任務にんむ的てき模も式しき，以便將はた此通訊協定きょうてい棧放在ざい嵌入かんにゅう式しき系統けいとう中なか。
  • 基もと於新標準ひょうじゅん的てき資料しりょう安全あんぜん性せい
  • 每まい個こ設備せつび都と有可ゆか以規劃的逾時機能きのう
  • 大だい容量ようりょう資料しりょう報ほう文ぶん的てき組ぐみ塊かたまり

通つう訊協定きょうてい棧反映はんえい了りょう架か構創新しん的てき基礎きそ，OPC UA架か構是服務ふくむ導みちびけ向こう架か構（SOA），以許多た不同ふどう邏輯層そう級きゅう為ため其基礎きそ。

OPC基礎きそ服務ふくむ是ぜ抽象ちゅうしょう形がた別べつ的てき敘述，和わ通どおり訊協定きょうてい無關むせき，是ぜOPC UA機能きのう的てき基礎きそ。传输层將方法ほうほう轉換てんかん為ため通どおり訊協定きょうてい，將はた資料しりょう序列じょれつ化か（或ある反はん序列じょれつ化か），再さい傳送でんそう到いた網もう路上ろじょう。 為ため了りょう上述じょうじゅつ目的もくてき，定義ていぎ了りょう兩りょう種たね通つう訊協定きょうてい，其中一個是以效率進行過最佳化的二進制TCP訊定，另一いち個こ則そく是ぜWeb服ふく务導しるべ向むこう的てき協定きょうてい。

OPC資し訊模型がた是ぜ所謂いわゆる的てき全ぜん网状网络（Full Mesh Network），以节点為ため基礎きそ。节点類似るいじ物件ぶっけん導みちびけ向こう程ほど式しき設計せっけい（OOP）中ちゅう的てき物件ぶっけん，可か以包括ほうかつ各種かくしゅ的てき元もと資料しりょう。节点可か以有屬性ぞくせい讓ゆずる其他設備せつび讀取よみと（DA、HDA），有ゆう方法ほうほう可か以呼叫さけべ（Commands），也有やゆう可か以啟動どう傳でん輸的触さわ发事件じけん（AE、DataAccess、DataChange）。节点包括ほうかつ過程かてい資料しりょう，也包括ほうかつ其他種類しゅるい的てき元もと資料しりょう。OPC命名めいめい空間くうかん中ちゅう包括ほうかつ了りょう形態けいたい模型もけい。

客きゃく戶ど端はし軟體可か以確認かくにん伺服器き支援しえん哪些行ぎょう規ぶんまわし（profile），有ゆう需要じゅよう獲得かくとく這些資し訊，知道ともみち伺服器き是ぜ否いや只ただ支援しえんDA，或ある是ぜ還かえ支援しえんAE和わHDA。而且可か以得到いた伺服器き是ぜ否ひ支援しえん特定とくてい行ぎょう規ぶんまわし的てき訊息。OPC UA還かえ有ゆう以下いか重要じゅうよう的てき新しん機能きのう：

  • 支援しえん冗餘（Redundancy）
  • 雙方向そうほうこう連結れんけつ的てき心こころ跳とべ報ほう文ぶん（Heartbeat）（確定かくてい另外一いち端はし是ぜ否ひ「活かつ著ちょ」），這表示ひょうじ客きゃく戶ど端はし和わ伺服器き都と可か以识别中断ちゅうだん。
  • 傳つて輸資料しりょう及acknowledgement的てき緩衝かんしょう（Buffering），連結れんけつ遺失いしつ不ふ會かい造成ぞうせい資料しりょう遺失いしつ，可か以重新しん获取之の前ぜん遺失いしつ的てき資料しりょう報ほう文ぶん。

OPC UA 是ぜ在ざい2006年ねん10月がつ在ざい慕尼黑くろ舉行的てき OPC UA DevCon 中ちゅう首くび次じ公開こうかい其協定きょうてい，在ざいBeckhoff 的てき PLC 上じょう已やめ有ゆう許多きょた的てき UA 伺服器き，在ざい Euros 嵌入かんにゅう式しき測はか試ためし電路でんろ板ばん中ちゅう也有やゆうUA伺服器き。Beckhoff PLC 的てき底そこ層そう是ぜ Windows XP嵌入かんにゅう式しき系統けいとう，而嵌入かんにゅう式しき控ひかえ制せい器き執行しっこう的てき作業さぎょう系統けいとう是ぜ实时操作そうさ系けい统 Euros。Embedded Labs Ltd 公司こうし在ざい他た們執行しっこう在ざい單たん晶あきら片かたARM控ひかえ制せい器き（64kb RAM） C++ UA Stack 上じょう展示てんじ了りょう OPC-UA。2012年ねん10月がつ時じ德とく國こく的てき Fraunhofer-Application Center IOSB-INA 以及工業こうぎょう信しん息いき技術ぎじゅつ研究所けんきゅうじょ（Institute for industrial Information Technologies, inIT）證あかし實じつ了りょうOPC-UA伺服器き可か以只使用しよう15 kB RAM以及10 kB ROM，因いん此是晶あきら片かた等級とうきゅう可か以使用しよう的てき通どおり訊架構[2]。

通つう訊協定きょうてい

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OPC UA支援しえん兩りょう種たね通どおり訊協定きょうてい[3]，這兩種しゅ通どおり訊協定きょうてい的てき差異さい只ただ有ゆうURL的てき不同ふどう，二進位通訊協定是opc.tcp://Server，而Web服ふく务的通どおり訊協定きょうてい是ぜhttp://Server，其他情じょう形がた下か，OPC UA對たい应用程ほど序じょ接せっ口こう的てき作業さぎょう完全かんぜん透明とうめい，其他作業さぎょう不ふ受OPC UA的てき影響えいきょう。

二進位通訊協定的效率最高，其overhead也最少さいしょう，讓ゆずる需要じゅよう的てき資源しげん最小さいしょう化か（不ふ需要じゅようXML解析かいせき器き、SOAP及HTTP，對たい嵌入かんにゅう式しき系統けいとう格外かくがい重要じゅうよう），提供ていきょう最さい佳けい的てき互操控ひかえ性せい（在ざい實現じつげん時じ，二進位通訊協定提供較少的自由度），使用しよう任意にんい選せん取的とりてきTCP通どおり道どう，可か以較容易ようい的てき進行しんこう隧道すいどう协议，也可以從透過とうか防火ぼうか牆開啟けい。

Web服ふく务（SOAP）通どおり訊協定きょうてい可か以支援しえん許多きょた不同ふどう的てき工具こうぐ（包括ほうかつJava環境かんきょう或ある是ぜ.NET環境かんきょう的てき工具こうぐ），使用しよう標準ひょうじゅんHTTP(S)埠，可か以和防火ぼうか牆共同どう使用しよう。

所有しょゆう的てき實現じつげん方式ほうしき都と支援しえん二に進しん制せい通どおり訊協定きょうてい，但ただし只ただ有用ゆうよう.NET實現じつげん的てき設備せつび才ざい支援しえんSOAP。

規範きはん

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OPC UA規範きはん屬ぞく於多部ぶ份的規範きはん，包括ほうかつ了りょう以下いか部ぶ份：

  1. Concepts
  2. Security Model
  3. Address Space Model
  4. Services
  5. Information Model
  6. Mappings
  7. Profiles
  8. Data Access
  9. Alarms and Conditions
  10. Programs
  11. Historical Access
  12. Discovery
  13. Aggregates
  14. PubSub

OPC UA規範きはん和わ其他以COM為ため基礎きそ的てき規範きはん不同ふどう，OPC UA規範きはん不ふ是ぜ單純たんじゅん的てき應用おうよう規範きはん。其中會かい描述典型てんけい的てきUA內部機き制せい，這些會かい在ざい通どおり訊協定きょうてい棧中處理しょり，因いん此一般只有要將通訊協定棧導入特定硬體的人，或ある是ぜ要よう開發かいはつ通どおり訊協定きょうてい棧的人才じんさい會かい對たい這些內容有ゆう興趣きょうしゅ。

OPC UA應用おうよう程ほど式しき的てき開發かいはつ者しゃ需要じゅよう撰せん寫うつし程ほど式しき和わOPC UA API溝みぞ通どおり，因いん此主要よう只ただ需要じゅよう用よう到いたAPI的てき說明せつめい文ぶん件けん。不ふ過か應用おうよう程ほど式しき開發かいはつ者しゃ也可能會のうかい對たい其中的てき第だい3、4、5部ぶ份感興趣きょうしゅ[4]。

UA通どおり訊協定きょうてい棧

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UA應用おうよう程ほど式しき在ざい伺服器き端はし或ある是ぜ客きゃく戶ど端はし，其架構上都と有ゆう分ぶん層そう的てき結構けっこう。

有ゆう些部份和以往いおう的てきCOM Proxy/Stubs相等そうとう，由ゆかりOPC協會きょうかい提供ていきょう。可か移植いしょく性せい級きゅう別べつ（portability level）是ぜ新しん的てき，簡化了りょう引入UA ANSI C通どおり訊協定きょうてい棧的程ほど序じょ，也簡化か了りょう移植いしょく到いた其他平台ひらだい的てき的てき難なん度ど。OPC協會きょうかい也提供ていきょう了りょう針はり對たいWindow及Linux的てきport layer。

UA安全あんぜん性せい

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UA安全あんぜん性せい包括ほうかつ了りょう認證にんしょう、授權、加か密みつ以及透過とうか簽名實現じつげん的てき資料しりょう整合せいごう性せい。針はり對たいWeb服ふく务會使用しようWS-SecureConversation（英えい语：WS-SecureConversation），可か以和.NET和かず其他以SOAP實現じつげん的てき軟體相しょう容よう。若わか是ぜ二に進しん制せい的てき版本はんぽん，也會依よ循WS-SecureConversation的てき演算えんざん法ほう，轉換てんかん為ため二に進しん制せい的てき版本はんぽん，稱しょう為ため UA Secure Conversation。

有ゆう另外一いち個こ混合こんごう的てき版本はんぽん，程ほど式しき是ぜ二に進しん制せい的てき，而其傳でん輸層是ぜ用ようSOAP。這是在ざい二進制的效率以及對防火牆友善的傳輸之間的妥協。因よし為ため是ぜ二に進しん制せい的てき程ほど式しき，會かい需要じゅよう使用しようUA Secure Conversation。 其認證にんしょう只ただ使用しようX.509認證にんしょう，是ぜ靠もたれ程ほど式しき開發かいはつ者しゃ決定けっていUA應用おうよう程ほど式しき要よう使用しよう哪一個證書儲存區。例れい如，也可能かのう使用しようActive Directory中なか的てき公開こうかい金きん鑰基礎きそ建設けんせつ（PKI）。

OPC UA API

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在ざい許多きょた程ほど式しき語ご言げん中ちゅう都みやこ有ゆうUA的てきAPI。在ざいC、C++、Java及.NET中有ちゅうう商業しょうぎょう的てきSDK。而至少しょう在ざいC、C++、Java、Javascript(node)及Python中有ちゅうう其開源げん的てき通どおり訊協定きょうてい棧。

C++下した的てきOPC UA

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.NET下か的てきOPC UA

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.NET版本はんぽん的てき實現じつげん在ざい底そこ層そう用ようANSI C，其餘部ぶ份使用しよう.NET。因よし此只有ゆう網もう路ろ端點たんてん的てき處理しょり以及消息しょうそく分ぶん塊かたまり的てき取得しゅとく是ぜ從したがえANSI C的てき通どおり訊棧處理しょり的てき。反はん序列じょれつ化か直接ちょくせつ在ざい.NET中ちゅう進行しんこう，會かい直接ちょくせつ轉換てんかん為ため.NET的てき結構けっこう及物件ぶっけん。因よし此其效能こうのう會かい比ひ先さき反はん序列じょれつ化成かせいC語ご言ごと結構けっこう，再さい複ふく制せい到いた.NET結構けっこう的てき效率こうりつ要よう好このみ。

Java下か的てきOPC UA

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有ゆう許多きょたJava語ご言げん的てき通どおり訊棧，類似るいじ.NET，Java語ご言げん的てき通どおり訊棧分ぶん為ため三さん種しゅ：

  1. 用ようJava本地ほんじ接せっ口こう封ふう裝そう完かん整せい的てきANSI C通どおり訊棧，這樣不利ふり於可攜性。雖然通どおり訊棧可か以移殖ふえ到いた不同ふどう的てき作業さぎょう系統けいとう，但ただし需要じゅよう個別こべつ的てき編輯へんしゅう這些程ほど式しき。而且資料しりょう也需要よう複製ふくせい到いたJava本地ほんじ接せっ口こう的てき邊あたり界かい，不ふ過か在ざい反はん序列じょれつ化か時じ會かい有ゆうC語ご言げん的てき效能こうのう。
  2. 直接ちょくせつ撰せん寫うつし網もう路ろ層そう的てき代だい碼（類似るいじ目前もくぜん.Net的てき實現じつげん），用ようJava進行しんこう反はん序列じょれつ化か，省はぶけ去ざ了りょう一いち次じ的てき資料しりょう複製ふくせい，但ただし仍會受到C堆うずたか疊たたみ的てき影響えいきょう。
  3. 撰せん寫うつし原生げんせい的てきJava OPC UA通どおり訊棧，這個是ぜ可か攜性最さい好このみ的てき，但ただし是ぜ工程こうてい師し需花費ひ的てき心力しんりょく也是最多さいた的てき。Eclipse Milo專せん案あん提供ていきょう一いち個こ純じゅんJava開源かいげんOPC UA實現じつげん，是ぜ依よ照あきらUA 1.03客きゃく戶と及伺服ふく器き規範きはん[6]。

也有やゆう一些簡單的變體只支援WebService協定きょうてい，此情形がた下か，需要じゅよう有可ゆか以支援しえんWS-Security的てきSOAP Toolkit。

Python下か的てきOPC UA

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FreeOpcUa（页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）專せん案あん提供ていきょう了りょう以Python程ほど式しき語ご言げん實現じつげん的てきOPC UA（和わPython 2, 3 及pypy相しょう容よう），也提供ていきょう了りょうOPC-UA客きゃく戶ど及伺服ふく器き的てき高層こうそう次じ抽象ちゅうしょう化か，可か以用在ざい客きゃく戶ど的てき應用おうよう中ちゅう，或ある是ぜ漸やや漸やや延伸えんしん到いた客きゃく戶ど的てき應用おうよう。

IEC 62541

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IEC 62541是ぜOPC UA的てき標準ひょうじゅん

IEC 62541簡介
ID 發布はっぷ日び期き 標題ひょうだい
IEC/TR 62541-1 02/2010 OPC Unified Architecture - Part 1: Overview and Concepts
IEC/TR 62541-2 02/2010 OPC Unified Architecture - Part 2: Security Model
IEC 62541-3 07/2010 OPC Unified Architecture - Part 3: Address Space Model
IEC 62541-4 10/2011 OPC Unified Architecture - Part 4: Services
IEC 62541-5 10/2011 OPC Unified Architecture - Part 5: Information Model
IEC 62541-6 10/2011 OPC Unified Architecture - Part 6: Mappings
IEC 62541-7 07/2012 OPC Unified Architecture - Part 7: Profiles
IEC 62541-8 10/2011 OPC Unified Architecture - Part 8: Data Access
IEC 62541-9 07/2012 OPC Unified Architecture - Part 9: Alarms and Conditions
IEC 62541-10 07/2012 OPC Unified Architecture - Part 10: Programs

相關そうかん條目じょうもく

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腳註

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  1. ^ Mahnke, Wolfgang; Leitner, Stefan-Helmut https://library.e.abb.com/public/75d70c47268d78bfc125762d00481f78/56-61%203M903_ENG72dpi.pdf （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆） OPC Unified Architecture - The future standard for communication and information modeling in automation], 3/2009 ABB Review 3/2009, page 56-61 （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）
  2. ^ The world's smallest OPC-UA server comes from Germany. [2018-01-09]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2018-01-09）. 
  3. ^ Leitner, Stefan-Helmut; Mahnke, Wolfgang OPC UA – Service-oriented Architecture for Industrial Applications （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）, 11/2006 Softwaretechnik-Trends （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆） ISSN 0720-8928
  4. ^ Massaro, Simone What is OPC UA and how does it affect your world? （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）, 5/15/2008 planetengineering.com （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）
  5. ^ ASNeG – open source OPC UA Application Server. [2015-09-11]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2015-10-02）. 
  6. ^ OPC Unified Architecture (UA) client and/or server functionality in any JVM-based project. [22 Aug 2016]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2018-03-01）. 

參考さんこう資料しりょう

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  • Wolfgang Mahnke, Stefan-Helmut Leitner, Matthias Damm: OPC Unified Architecture. Springer Verlag 2009; ISBN 978-3-540-68898-3
  • Lange, J., Iwanitz, F., Burke, T. OPC From Data Access to Unified Architecture 2010; ISBN 978-3-8007-3242-5
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