未来各家PLC之间相互通信将不再受限制

PLC之间不受供应商限制的通信是未来自动化和自主工厂的重要功能。对于客户而言，它还应该价格合理且易于实施。为了实现这一目标，各大自动化公司合作制定新标准。这可以通过OPC UA现场级通信（FLC）计划提供的OPC UA现场交换（FX）标准来实现。他们将这一新标准建立在开放平台通信统一架构（OPC UA）的技术基础上，这是一种独立交换数据平台且以服务为导向的标准。来自数字工业工厂自动化的架构专家对该标准的内容具有重大影响。

OPC UA FLC 的重要性

OPC UA FLC 计划于 2018 年成立。它们是OPC基金会的一部分，由27家提供预算捐款的成员公司以及包括西门子在内的更多提供技术专业知识的公司组成。

FLC计划的行业参与者概述。资料来源：OPC基金会。

该计划遵循的目标是为工厂自动化和过程自动化提供控制器与控制器之间的安全、可靠、独立于供应商和平台的通信，这在以前是不可能的。它为客户提供了更多的自由度，可以根据自己的需求定制工厂。该计划的目标是对OPC UA的现有功能进行扩展。

OPC 基金会 OPC 基金会是一家成立于 1995 年的非营利组织，拥有大约 800 家来自自动化和 IT 的成员公司。该组织为工业自动化设备和系统的开放连接创建和维护标准。OPC UA FLC计划是OPC基金会的一部分。

OPC 基金会简介

第一个规范的概念

2020年11月，该计划撰写了一份技术文件，并于2021年4月提供了涵盖控制器到控制器用例的OPC UA FX规范的第一个候选版本。

特别是五个主题对于第一个规范很重要：架构、信息模型、离线工程、逻辑连接和功能安全。

架构（克拉克·凯斯、罗克韦尔自动化）

罗克韦尔自动化的克拉克·凯斯解释说：“在这段时间中，人们一直在关注如何让来自不同供应商的设备交换数据。” “如果他们想相互交换数据，通常在翻译相互通信的协议之间仍然必须有一个网关，这样信息才能被理解。”

这一过程既昂贵又耗时，这就是OPC UA FX为客户提供决定性优势的原因。

信息模型（横河电机的 Paul Hunkar）

OPC UA FX 提供标准化和统一的信息模型，允许对自动化组件进行资产和功能管理，无论其使用情况如何；无论是控制器、驱动器、温度传感器…，无论是工厂自动化还是过程自动化。

横河电机信息模型董事长保罗·汉卡尔说：“资产模型描述了物理逻辑和偶然逻辑，因为它可能包括设备的固件或各个方面，但功能实体模型描述了该设备所暴露的功能。”

离线工程（Emmanuel Kolb，ABB）

离线工程允许描述自动化组件的信息模型，并将其从一个工程系统传输到另一个工程系统。这在OPC UA FX描述符的帮助下起作用，这是该计划创建的通用描述符概念的概念。使用文件交换描述符，类似于 zip 文件。它允许添加手册、图纸等。

逻辑连接（乔治·比勒，西门子）

OPC UA FX 支持自动化组件之间一种简单、用户友好和标准化的数据交换方式，从基于时间敏感网络 (TSN) 的高效同步实时扩展到基于 AMQP 或 MQTT 的云端通信。

要交换数据，需要合适的连接。逻辑连接允许功能实体交换数据以用于控制或监视目的。数据不限于某种类型的数据，相反，可以交换各种数据。

连接的实时要求是使用特定的服务质量 (QoS) 定义的。这样，可以设置不同数据流的优先级、有保障的带宽、最大延迟或截止时间要求。

西门子的 Georg Biehler 解释说：“连接端点代表自动化组件内部的连接。”

自动化组件内的浅蓝色矩形代表控制器之间的活动连接。资料来源：OPC基金会。

OPC UA Safety（马克斯·沃尔特，西门子）

如果功能具有安全要求，则必须检测所有通信错误，从而使接收器能够以安全的方式做出反应。马克斯·沃尔特是西门子股份公司的功能安全专家，同时负责OPC UA FLC计划中的功能安全。Max解释说：“要实现安全功能，您需要安全组件、安全传感器和控制器以及制动器等安全执行器。” “这些组件必须相互通信。传感器值必须发送到控制器，控制信号必须发送到执行器。”

在此过程中，可能会发生一些错误，例如传输错误或数据损坏。 这可能会危及人类的安全，例如与机器人一起工作。 Max补充说：“与现有的安全协议相比，OPC UA Safety的一个非常独特的功能是它能够在运行期间动态建立安全连接。” “如果我们考虑在工厂内移动并从一台机器移动到另一台机器的自主移动机器人，那么在这些机器运行时就可以建立安全连接。”