OPC UA(开放平台通信统一架构)自2008年问世以来，无疑拓宽了它的视野。“每个主要的自动化供应商现在都在其工业控制系统中内置了OPC客户/服务器，”该公司主管迈克•克拉克(Mike Clark)表示OPCFoundation北美，负责管理平台独立的、面向服务的体系结构。从石油天然气到制药再到汽车，它几乎被用于每一个垂直行业。
“OPC UA已经建立了显著的势头，并已成为控制器之间的高级通信的流行接口，甚至不同供应商的控制器，”Robert Trask, P.E，北美代表说EtherCAT科技集团．越来越多的用户依赖这种数据通信方式作为客户端和服务器之间以及服务器之间的接口，以简化实时数据的交换、告警和事件的监控、历史数据的访问。
Clark将OPC UA的普及归因于安全、可重复的数据建模。他说:“OPC使用数据建模来在整个制造企业中扩展语义上相同的消息——一直到云端。”“当数据穿越自动化金字塔时，你不需要翻译、地图或操作数据。从传感器到云，这些数据模型都保存在OPC UA中。”
随着工业自动化技术变得越来越智能，并且能够以更快的速度生成数据，对这种建模的需求也越来越大。技术的不断发展创造了对通信技术的需求，设计以一种情境化的方式传输数据。DeltaV技术副总裁Claudio Fayad表示:“作为自动化行业数据传输的事实上的标准，OPC UA在实现这一目标方面具有独特的优势，而且不会增加复杂性，因为目前大多数工厂已经采用了OPC UA。爱默生．
EtherCAT技术集团等现场总线组织认可OPC UA的价值，并将其视为工业控制网络中的补充标准。
由EtherCAT技术集团提供一种辅助工具
OPC UA越来越受欢迎的另一个原因是它在控制层次中的位置。“OPC UA位于现场总线系统之上，因此是现场总线中立的，”Trask指出。“它被认为是现场总线技术之间的一个绑定元素，因此得到了所有主要现场总线组织的支持。”
OPC基金会并不认为OPC UA是一种与其他工业通信方法竞争的技术。Trask说:“你不能将OPC UA与现场总线或诸如MQTT(消息队列遥测传输)之类的东西进行比较。”“它有不同的关注点——它更像是一种组织架构的工具。”
基于这个原因，Emerson公司的Fayad认为OPC UA的发展势头将会继续增强。“其他协议有其特定的用途和需求，”他解释道，“但它们不具备OPC UA的端到端适用性。基金会现场总线，连同其他工业协议，可以很好地连接现场设备和工厂中的自动化设备。然而，它缺乏与云解决方案连接的能力。像MQTT这样的IT协议缺乏扩展到现场设备的能力。”
OPC UA可以通过其发布/订阅规范弥补这一差距。美国软件产品经理Daymon Thompson表示，这些规范(于2018年添加)是OPC UA如何在保持其著名的互操作性的同时，提供适应网络趋势的灵活性的一个例子Beckhoff自动化．“OPC发布/订阅提供了很棒的新拓扑选项，”他说。“其中之一就是通过MQTT协议传输OPC数据的能力。”使用消息代理，而不是客户机/服务器架构，可以简化OPC流量到基于web的应用程序和云服务的传输，并降低现场设备操作中断的可能性。
汤普森回忆说:“在工业物联网的早期，工程师们常常想知道他们应该使用OPC还是MQTT作为传输工具。”“这真的不是问题，至少不再是。OPC提供了必要的命名空间和统一类型系统，这是通信系统所不提供的。”
除了支持MQTT, OPC UA的发布/订阅还允许通过UDP(用户数据报协议)传输数据，这是一种经常用于互联网应用程序之间低延迟连接的通信协议。
工业控制器，如艾默生的DeltaV，正在使用OPC UA，允许用户共享工业物联网数据，并利用基于云的分析、远程监控和第三方技术。礼貌:爱默生OPC UA的起源
OPC UA的故事始于1996年，那时还没有统一的架构——那时OPC还是过程控制OLE(对象链接和嵌入)的缩写。当时，OPC定义了一个接口，允许自动化设备使用特定于plc的协议，如Modbus和Profibus，与人机界面(HMIs)和监控控制和数据采集(SCADA)系统共享信息。
该接口支持OPC DA (current data access)、OPC AE (alarm and event messaging)和OPC HDA (history data access)等常用格式的数据交换。CCLink合伙人协会(CCLink Partner Association)全球标准主管、OPC基金会前主席汤姆•伯克(Tom Burke)表示:“针对小众市场还有其他更多的规范，但这三个规范是被最广泛采用的。”今天，这些规范被统称为OPC经典。
在OPC Classic格式出现之前，自动化供应商必须开发定制驱动程序，以便在控制器和其他设备之间建立通信。“供应商也有更新和支持他们的驱动程序的额外成本，”David Boeldt回忆道，他是控制产品经理博世力士乐．然而，当OPC DA 2.0出现时，它通过在控件和人机界面之间提供标准接口消除了这一费用。
不幸的是，OPC DA和其他OPC经典格式都与微软的技术捆绑在一起。除了OLE，底层技术还包括组件对象模型(COM)和分布式组件对象模型(DCOM)。不仅配置和管理DCOM困难，OPC也主要适用于基于Windows的平台。伯克指出:“这限制了OPC的应用。”
到21世纪初，技术领域发生了变化。自动化供应商将以太网通信纳入他们的产品。伯克补充道:“嵌入式计算平台变得流行起来，就像新的操作系统一样。”因此，对互操作性的需求进一步增强。
为此，OPC基金会开发了其统一架构，并于2008年发布了OPC UA。“从OPC最初的基于oled的技术到统一架构的转变具有里程碑意义，”汤普森在倍福自动化评价道。“它让OPC技术从原始OPC的巨大限制中解放出来。”
其结果是一个平台独立的、面向服务的体系结构，将OPC经典规范的功能放入一个可伸缩和可扩展的框架中。博世力士乐的Boeldt说:“OPC UA可用于多种操作系统，支持复杂数据结构的配置，并提供了安全方面的进步。”
统一架构有两个重要的技术分支。首先，它将OPC从基于标签的系统转变为基于模型的系统。“UA关注的不是设备标签，而是信息模型，”OPC基金会的克拉克解释道。“所以，你不仅从设备上获得一个值，还能获得与该值相匹配的元数据。”
第二个问题是，安全性从一开始就包含在其中，而不是事后才添加的。除了数据加密，OPC UA还有两层身份验证。首先是用户身份验证，这在应用程序级别进行。“在那里，服务器可以验证每个试图通信的客户的身份——确保未经批准的设备或用户不能建立连接，”Garret Schmidt解释说，他是通信接口的高级产品经理菲尼克斯．一旦建立了安全连接，就会对应用程序本身进行身份验证，以允许它们交换数据。
从传感器到云
OPC UA在2018年达到了其生命中的另一个里程碑，当时OPC基金会启动了其现场级通信(FLC)计划。这里的目标是通过开发用于字段交换(OPC UA FX)的OPC UA框架，将UPC UA扩展到字段级别。其结果将是使用MQTT代理将信息从传感器传输到云的统一主干。
OPC基金会于2020年底发布了第一个必要的flc相关规范。这个初始版本主要关注控制器对控制器的通信，通过OPC UA客户端/服务器和发布/订阅扩展，结合点对点连接和基本诊断来交换进程数据和配置数据。这些初始规范不仅允许构建原型，它们还为控制器到设备和设备到设备用例的规范增强开发奠定了基础。
OPC基金会的工作组正在处理诸如决定论、运动、仪器和功能安全等技术问题。其中一个小组还与欧洲机械工程工业协会合作，开发用于机器人通信的OPC UA信息模型。自2020年5月以来开展的另一项合作工作是OPC的动议工作组。该小组一直在与ODVA和Sercos国际合作，研究运动设备(如控制器、驱动器、编码器和电源)的架构和通用信息模型。该公司总裁兼执行董事Al Beydoun博士说:“这种新的运动技术将最初以OPC UA motion的形式发布，随后将更新Sercos技术和ODVA的CIP(通用工业协议)运动技术，用于以太网/ IP。ODVA(一个全球贸易和标准发展组织，其成员是工业自动化设备供应商)。
ODVA目前与OPC基金会合作的重点工作是CIP运动同伴规范，该规范将CIP对象映射到适当的OPC UA信息模型和配置文件，反之亦然。一旦开发完成，该规范将用于减少从CIP设备中提取数据、适当的上下文和语义(即意义)以用于更高级别系统的趋势分析所需的工作量。
保留过去的
用于映射现有协议(如CIP Motion)的配套规范不仅构建了灵活性和互操作性，而且还为现代化扫清了道路，而无需取代现有的自动化。
有充分的理由继续使用OPC UA的现有协议和接口。“例如，一些应用程序需要非常高的确定性性能，”伯克说。他以三菱电机的CC-Link IE TSN(时间敏感网络)为例，该协议适合这类应用，但使用OPC UA接口进行通信。他补充道:“分层解决方案仍然可以通过OPC UA进行分析，从这些控制网络中获取信息。
另一个例子是Profinet．该协议的配套规范描述了一个标准化的OPC UA对象模型，该模型允许各种制造商生产的Profinet设备将数据传输到更高级别的系统。PI北美执行董事迈克尔·鲍恩说:“标准化使信息收集变得更加容易，不管设备制造商是谁。”
配套规范允许用户利用Profinet和OPC UA之间的互补关系来简化数据到信息的转换。Bowne说:“每个协议都是为特定的任务而专门建立的——每个协议都表现良好。”
OPC UA与现有协议的共生关系可以从它与Profinet的关系中看出。例如，Profinet提供了在控制器和设备之间快速可靠地传输数据位和字节所需的精确性和确定性。与此同时，OPC UA提供了机器可读的信息模型、内置的安全性、灵活的架构和丰富的语义，这些都是在更高级别系统之间移动上下文化信息以支持行业数字化转型所必需的。
