導(dǎo)讀： 現(xiàn)代制造業(yè)所面臨的最大挑戰(zhàn)之一是系統(tǒng)互聯(lián)，OPC UA是應(yīng)對(duì)之道。OPC UA在統(tǒng)一傳統(tǒng)控制層現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)一直到云端的無縫通信方面擁有巨大潛力。

現(xiàn)代制造業(yè)所面臨的最大挑戰(zhàn)之一是系統(tǒng)互聯(lián)，OPC UA是應(yīng)對(duì)之道。OPC UA在統(tǒng)一傳統(tǒng)控制層現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)一直到云端的無縫通信方面擁有巨大潛力。

——Sebastian Sachse

貝加萊開放自動(dòng)化，技術(shù)經(jīng)理

機(jī)床制造商exeron相信，OPC UA是發(fā)展之道。這一電火花加工（EDM）專家已經(jīng)開發(fā)出了一個(gè)基于開放式IEC標(biāo)準(zhǔn)的通信解決方案。我們與來自exeron公司的軟件專家Michael Lamparth和Paulus Kolb以及貝加萊開放自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)理Sebastian Sachse坐下來，一起了解更多關(guān)于該OPC UA項(xiàng)目以及他們對(duì)未來的規(guī)劃和期望。

為什么貝加萊如此投身于OPC UA？

Sebastian Sachse：針對(duì)現(xiàn)代制造業(yè)所面臨的最大挑戰(zhàn)之一，OPC UA是應(yīng)對(duì)之道。無論你稱之為工業(yè)4.0，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)還是智慧工廠 – 只有在生產(chǎn)線中的所有組件都能夠經(jīng)由統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信，我們?yōu)槲磥硭O(shè)想的先進(jìn)制造系統(tǒng)才能得以實(shí)現(xiàn)。從各個(gè)傳感器一直到ERP和DCS層，縮小IT與OT之間的距離是達(dá)到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需透明度的唯一方式。

各種不同的網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)和通信協(xié)議已經(jīng)可用 – 為什么還要增加一個(gè)呢？

Sachse：恰恰是由于這一點(diǎn)：協(xié)議太多了。在一個(gè)典型的生產(chǎn)車間內(nèi)，你擁有來自各種不同制造商的機(jī)器，每臺(tái)機(jī)器都有各自的控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線或工業(yè)以太網(wǎng)。即使這些機(jī)器彼此獨(dú)立運(yùn)行，在調(diào)試和維護(hù)方面，你也需要花費(fèi)更多時(shí)間和精力。

因此，如果你希望各個(gè)組件能夠?qū)崿F(xiàn)同步運(yùn)行和通信……

Sachse：正是。在過去這種情況下，實(shí)際上是不可能實(shí)現(xiàn)的。你需要聘請(qǐng)專業(yè)人員，花時(shí)間和金錢對(duì)無數(shù)網(wǎng)關(guān)和接口進(jìn)行編程和維護(hù)。此外，一旦你需要實(shí)時(shí)范圍內(nèi)的響應(yīng)時(shí)間 – 例如，將機(jī)器人與注塑機(jī)同步 – 那么你就別指望了。

Kolb先生，您希望從實(shí)施OPC UA中獲得什么？

Paulus Kolb：我們希望減少我們不得不支持的接口數(shù)量。我們的第一步是專注于機(jī)器本身的通信，但是OPC UA在我們行業(yè)內(nèi)的潛力比這更大。從中長(zhǎng)期來看，我們的目標(biāo)是在開發(fā)和推動(dòng)基于OPC UA的標(biāo)準(zhǔn)接口方面發(fā)揮積極作用，無論是用于M2M通信，還是用于集成車間數(shù)據(jù)采集和ERP系統(tǒng)。

那會(huì)有什么好處呢？

Kolb：接口標(biāo)準(zhǔn)化釋放了我們的內(nèi)部資源，并允許我們將精力集中于使我們的EDM和銑削解決方案可實(shí)現(xiàn)差異化的功能實(shí)現(xiàn)。在這條路上，我們并不孤單 – 統(tǒng)一的接口對(duì)涉及其中的每個(gè)人來說都是一個(gè)雙贏的局面。憑借OPC UA，我們得到了實(shí)施它們的正確解決方案。

在您的機(jī)器中，第一個(gè)使用OPC UA的地方是哪里？

Kolb：第一個(gè)應(yīng)用是將HMI系統(tǒng)連接至我們EDM線上的CNC控制器。EDM加工特有的一些要求阻止了我們使用通用控制器。因此，我們開發(fā)了專門的CNC控制器，并且 – 由于缺乏更好的替代方案 – 我們使用我們的HMI系統(tǒng)創(chuàng)建了一個(gè)專有接口。在過去20年的時(shí)間里，這種做法產(chǎn)生了一整套接口，因此exeron不得不使用我們自己的資源來對(duì)其進(jìn)行開發(fā)和支持。診斷和維護(hù)選項(xiàng)同樣如此。

exeron轉(zhuǎn)向OPC UA花了多久？

Michael Lamparth：我們的第一步是分析我們的專有接口，并定義必要的數(shù)據(jù)對(duì)象?；诖?，我們?cè)u(píng)估了該如何通過OPC UA實(shí)現(xiàn)這些對(duì)象及所需功能。我們通過評(píng)估采用CORBA標(biāo)準(zhǔn)的相似方法以及從斯圖加特大學(xué)ISW研究所處獲得了寶貴的見解。然后，我們研究了該如何用貝加萊解決方案完成整件事情。我們合作的結(jié)果是得到了一臺(tái)原型機(jī)。

OPC UA在您的領(lǐng)域內(nèi)還有哪些其它潛力？

Kolb：我們從我們的客戶處看到的自動(dòng)化程度越來越高，這意味著潛在需要支持的接口數(shù)量 – 貫穿整條生產(chǎn)線內(nèi)外 – 也在增長(zhǎng)。一個(gè)例子是我們?yōu)榕鋫湮覀兊墓ぞ?工件倉(cāng)24小時(shí)運(yùn)行而開發(fā)的掃描模塊。多年來，我們已經(jīng)定義眾多接口，以適應(yīng)機(jī)器控制和DCS系統(tǒng)中不同類型的掃描單元和工件倉(cāng)。我們現(xiàn)在也想用OPC UA統(tǒng)一它們。

Lamparth：另一件事是我們并非唯一提供這些工件倉(cāng)類型的廠商。而且由于其它機(jī)器也使用專有接口，因此單元控制系統(tǒng)制造商被迫處理各種各樣的掃描單元及其各自的接口。按照常理，所有相關(guān)方面都將從能夠以統(tǒng)一方式提供信息的接口中獲益，這些信息包括工具位置等。OPC UA協(xié)議將適用于此。

這樣的協(xié)議是否存在呢？

Lamparth：我們?cè)谶@方面發(fā)揮了開創(chuàng)性的作用，并開發(fā)出了一種基于OPC UA的掃描接口供我們內(nèi)部使用。它可以作為一個(gè)協(xié)議的藍(lán)圖，理想情況下將會(huì)由OPC基金會(huì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。我們相信，一部分控制系統(tǒng)制造商將會(huì)非常感興趣?，F(xiàn)有系統(tǒng)當(dāng)然可以通過網(wǎng)關(guān)連接，但是往前看我們?cè)O(shè)備的內(nèi)部通信將全部采用OPC UA。當(dāng)然我們也意識(shí)到，直到它逐漸完善并建立起標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)器運(yùn)營(yíng)商才會(huì)在其規(guī)范中列出這種接口。之后他們才會(huì)開始使用它。

周圍有很多實(shí)時(shí)協(xié)議。為什么一定要使用OPC UA呢？

Sachse：有很多原因。首先，OPC UA是一個(gè)完全獨(dú)立且廣泛認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)，可以將生產(chǎn)和IT的世界連接起來。它還能提供內(nèi)置安全功能，確保數(shù)據(jù)得到安全、可靠的傳輸。然后還有一個(gè)非常關(guān)鍵的區(qū)別：OPC UA不僅可以傳輸數(shù)據(jù)，它還可以傳輸信息。

Kolb先生，您如何看待OPC UA的前景？

Kolb：很棒。目前的趨勢(shì)如工業(yè)4.0和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)以及正在進(jìn)行的OPC UA開發(fā) – 如開放源代碼 – 正在緩解自動(dòng)化金字塔各層標(biāo)準(zhǔn)化接口的開發(fā)和實(shí)施壓力。在OPC UA之前，沒有同時(shí)滿足開放、安全、硬件獨(dú)立、跨平臺(tái)和可擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)。所以，OPC UA第一次使得從ERP層一直到現(xiàn)場(chǎng)總線層都擁有統(tǒng)一的接口。這釋放了全新的活力。

說到現(xiàn)場(chǎng)總線層 – 您怎么看待OPC UA的實(shí)時(shí)TSN擴(kuò)展？

Lamparth：很難在這里做一個(gè)真正的評(píng)估，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)還在不斷發(fā)展。然而，我們很樂意看到這一領(lǐng)域的確定性。在驅(qū)動(dòng)器的標(biāo)準(zhǔn)接口中看到它將是非常好的，它將允許我們?cè)诓煌瑥S商的驅(qū)動(dòng)器之間輕松切換?，F(xiàn)在，我們將會(huì)繼續(xù)依靠像POWERLINK這樣的協(xié)議，它能在400微秒的循環(huán)周期內(nèi)高度同步且確定地傳輸150字節(jié)的循環(huán)過程數(shù)據(jù)。OPC UA目前還無法做到，但是對(duì)于正在進(jìn)行的開發(fā)將會(huì)進(jìn)展到哪里我們拭目以待。