引言
具有先進通訊技術的OPC服務器可以為不同網(wǎng)絡和協(xié)議提供協(xié)同工作能力。
正如一首流行歌曲中唱到，是愛讓我們在一起。然而，對于當今時代的生產制造環(huán)境來說，更像是通過協(xié)議、網(wǎng)絡和標準作為紐帶，使我們得以互聯(lián)和相互通訊。這些工具正在茁壯成長，以一種全新的、有效的方式將我們的工業(yè)操作整合為一體，使生產效率得到前所未有地提升。
以前，工廠中的自動化功能都是獨立的——組件、設備和系統(tǒng)相互獨立地運行，管理和功能模塊也都互不相關。這種情況下，過程系統(tǒng)運轉緩慢，而且很難優(yōu)化，同時性能、維護計劃和利潤率等相關數(shù)據(jù)也很難獲得。
那么今天工業(yè)推崇的互聯(lián)性是如何實現(xiàn)的呢？EtherCAT Technology Group公司的北美代表、項目管理專家和項目工程師Joey Stubbs說道：“眾多的技術進步將我們帶入了一個與10年前具有天壤之別的自動化和制造業(yè)的世界。實際上，今天的技術能夠克服幾乎所有的網(wǎng)絡壁壘。例如，你可以安裝一個帶有EtherCAT的DIN導軌計算機，與多種協(xié)議通訊。雖然這可能并不是最有效的系統(tǒng)，甚至不是最便宜的系統(tǒng)，但是它確實可行。”
OPC基金會總裁兼執(zhí)行董事Thomas J.Burke補充道，科技繼續(xù)以創(chuàng)紀錄的速度飛速發(fā)展，特別是在消費電子領域，所以工業(yè)自動化領域的供應商和最終用戶也期待這種發(fā)展的到來。“今天的經濟發(fā)展以及一切與其相關的事物——從樓宇自動化、安保到智能電網(wǎng)概念，都在表達一種對開放式工業(yè)系統(tǒng)的渴求，期盼真正的跨領域信息整合。”
多種多樣的網(wǎng)關、路由器和終端設備使制造商做到了多個不同系統(tǒng)之間的整合。
其中包括Beckhoff Automation公司下一代以太網(wǎng)終端，它可以提供清晰、開放的通訊通道。
此部件為不同設備提供了與EtherCAT I/O節(jié)點的直接接口，包括Profibus、DeviceNet和CANopen。
如何整合
確實，當前有很多理由將不同的生產制造系統(tǒng)進行整合，甚至有很多種實現(xiàn)的方法。現(xiàn)代生產制造使用迥異的設備實現(xiàn)各種各樣的過程控制（如果想要在全球化競爭中占得一席之位，就不得不這樣），而它們彼此之間必須能夠通訊，包括在所有工廠操作之間編譯并交換信息。不管是汽車制造業(yè)的自動訂單和適時生產還是制藥和半導體行業(yè)對數(shù)據(jù)跟蹤和追蹤有特殊要求的批處理作業(yè)，通訊都已成為確保生產系統(tǒng)最優(yōu)化操作的必要條件。
具有先進通訊技術的OPC服務器可以為不同網(wǎng)絡和協(xié)議提供協(xié)同工作能力。
不管互聯(lián)和整合是如何實現(xiàn)的，數(shù)據(jù)的有效移動都意味著只交換有用的信息。將昂貴軟件包的需求最小化或者能夠削減硬件成本的系統(tǒng)有助于獲得更好的過程控制、更好的產品和更高的利潤率。Stubbs建議道，系統(tǒng)互聯(lián)所使用的方法都有以下三個共性：
有效移動數(shù)據(jù)，例如實時控制系統(tǒng)所使用的瞬時數(shù)據(jù)傳輸；
通過管理數(shù)據(jù)轉換軟件和硬件以降低成本；
低成本作業(yè)，減少需要過多地占用CPU資源的數(shù)據(jù)轉換工作，因為這些資源本可以更好地用于提高實際產出和過程控制。
今天的系統(tǒng)為此做了長久的努力。與部件和設備之間的連接不同，現(xiàn)在的系統(tǒng)不但可以在同一個工廠內完成互聯(lián)，還可以在不同工廠之間做到互聯(lián)。Beckhoff Automation公司的技術市場經理Corey McAtee說道，工業(yè)自動化和工業(yè)控制可以在三個獨立的概念或者層級之間工作——設備、過程和工廠：
1. 設備級別控制結構包括安全性和功能性，例如PLC、數(shù)字運動和狀態(tài)監(jiān)測，這些功能以前都是獨立的，但是現(xiàn)在被整合在一起。這都要歸功于供應商們對開放標準和技術的接納，這些小模塊更容易通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡連接起來，例如EtherCAT，使這些模塊可以通過設備的控制器完成很多功能。
2. 過程級別。沒有設備可以獨立運作；它們都是流水線或者是過程的一部分。McAtee說道：“一個制造商可能擁有三臺來自于三個不同供應商的設備，而它們必須協(xié)同工作并且做到相互通訊。例如OPC-UA
（統(tǒng)一架構）之類的標準確保數(shù)據(jù)通過軟件完成交換，使用固定格式連接這些獨立模塊，使其具有類似的操作模式和體驗。共享很成功，因為數(shù)據(jù)都是統(tǒng)一、一致和兼容的。”
3. 工廠級別遍及企業(yè)，包括高層級的通訊，它對于工廠管理至關重要。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換要求相當高的硬件和軟件支持，以創(chuàng)建、搜集和維護這些信息。McAtee說道，軟件工具的整合（例如OPC-UA的軟件工具與高層級系統(tǒng)的集成）正在簡化這個過程，各種壁壘應聲而倒。
Burke對此概念做了詳細說明：“今天，信息群落需要高度集成，因為公司正致力于通過不同系統(tǒng)之間的適時數(shù)據(jù)交換來提升其盈利能力。幾年前，當專有系統(tǒng)在工廠和過程應用中大行其道時，沒有人擔心數(shù)據(jù)整合，不管是組件之間還是通過防火墻。因為那時候沒有網(wǎng)絡，而今天每一個人都希望各種各樣的信息可以安全可靠地整合在一起。”
軟件使其簡單、便捷
隨著以太網(wǎng)技術的不斷進步，它已成為企業(yè)系統(tǒng)事實上的標準。開放技術，諸如OPC及其衍生技術，讓以往獨立的自動化過程能夠實現(xiàn)復雜的交互連接。標準的協(xié)議具有易懂、靈活、具有成本效益以及開放性的特點。它們比其它因素更能激勵控制系統(tǒng)之間的通訊。例如網(wǎng)絡特性和企業(yè)層面日常事務處理等的優(yōu)勢擴展到了控制領域，而且隨著生產廠商越來越多地采用這些技術，他們發(fā)現(xiàn)了越來越多的方法來擴展應用。
然而，Stubbs強調道：不能僅僅因為通訊協(xié)議是“標準”的就認為它們是開放的，真正的開放協(xié)議必須具有三個特性：
1. 協(xié)議必須符合國際標準（例如IEC或者IEEE）。協(xié)議說明必須能夠直接從標準頒發(fā)機構獲得。
2. 協(xié)議的知識產權擁有者必須允許競爭者和第三方機構將協(xié)議應用到各自的系統(tǒng)或者設備中。
3. 第三方設備必須能夠輕松配置到控制系統(tǒng)中，特別是知識產權擁有者的控制系統(tǒng)。
開放系統(tǒng)能夠在網(wǎng)絡協(xié)議、專用設備協(xié)議和HMI客戶端之間搭建橋梁。
Kepware公司的總裁Tony Paine說道：“客戶對于不同產品能夠相互連接的要求和需要，比其他任何因素更能激勵交互連接性和協(xié)同工作性的發(fā)展。在沒有OPC的日子，每次供應商想要和組件連接時，都必須在驅動中建立連接。供應商陷入了設備缺乏連通性的窘境，為了不讓此弊端成為產品銷售的絆腳石，供應商著手開發(fā)工具，令最終用戶和OEM廠商可以自行搭建通訊路徑。但是系統(tǒng)仍舊與其供應商的技術不可分割。于是，很多業(yè)界領先的自動化設備供應商形成了過程控制和生產自動化應用（OPC）的規(guī)范，基于最新的微軟公司的技術實現(xiàn)設備的協(xié)同工作能力。結果是數(shù)以百計的支持OPC數(shù)據(jù)存取的項目蓬勃發(fā)展，使用通用接口從設備、組件和系統(tǒng)讀取和寫入信息的能力得以提升。”
協(xié)同工作和一致性是一種很好的業(yè)態(tài)，這同樣激發(fā)了用戶對于未來的期冀。一旦工廠車間實現(xiàn)協(xié)同工作，各大公司就開始對工廠和工廠之間的通訊和數(shù)據(jù)共享抱有希望了。Paine補充道：“OPC標準和規(guī)范對此具有持續(xù)的推動力。”他引述了OPC-UA的近期發(fā)展，這些發(fā)展確保在因特網(wǎng)上實現(xiàn)安全通訊。（關于OPC和OPC-UA的更多信息請閱讀后面《OPC:下一代技術》一文。）
利用以太網(wǎng)的能力
開放協(xié)議以一種方式幫助不同系統(tǒng)完成整合，以太網(wǎng)和它的衍生技術以及改良技術則以另一種方式投身其中。以太網(wǎng)出現(xiàn)不久就成為企業(yè)系統(tǒng)事實上的標準。然后，那些曾經被認為不可能發(fā)生的進步都發(fā)生了——隨之企業(yè)系統(tǒng)進入了現(xiàn)場總線網(wǎng)絡和自動化的領域。多種基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡協(xié)議現(xiàn)在正在自動化領域內找到其用武之地（更多以太網(wǎng)類型請參閱后面文章《各種各樣的以太網(wǎng)》）。
Rockwell Automation公司EtherNet/IP網(wǎng)絡部經理Mike Hannah說道：“基于以太網(wǎng)的協(xié)議有很多，卻與EtherNet/IP不盡相同，很多都是針對特殊目的的專用網(wǎng)絡，所以即使它們可以在一定程度上支持協(xié)同工作能力，將不同功能（例如運動、I/O和用戶接口）集成到企業(yè)控制室內但仍舊很復雜，通常都要求額外的編程和網(wǎng)關來移動數(shù)據(jù)。”
