OPC UA的工业应用前沿及安全性分析

摘 要：随着科技的不断发展，OPC UA技术逐渐得到了广泛的应用，OPC UA技术是工控软件接口的新标准，通过该技术的应用能够有效的促进工厂一线与企业系统的集成工作，本文将就OPC UA工业应用的前沿以及安全性进行分析和探究。

关键词：OPC UA;前沿;安全性;研究

0 引言

在工业应用中，几乎“无所不在”的微软平台，把DCOM 作为操作系统的一个组件是传统OOPC UAC能被快速接受的一个重要因素。OOPC UAC是OPC UA基金会提供研发的一种新型技术，能够实现原始数据以及预处理信息的处理，并且实现了安全的从制造成绩到生产计划或者EOPC UAR层级的传输过程，通过该技术的应用能够消除空间时间的影响，任何地点和时间都可以授权应用，这种功能独立于制造厂商，属于一种操作系统和编程语言。OPC UA是目前已经使用的工业标准补充，更有效的对扩展性、互联网适应性以及独立性做了完善工作，是一个非常重要的发展方向。

1 OPC UA的工业应用安全性问题

当前，我国工业在加快推进产业升级和结构调整下，已成为越来越多自动化产品供应商重视和持续发展之地。随着科学技术的日新月异，用户面临着多品牌之间互联的可靠性、安全性、互联性等问题。OPC UA是一种综合的规范，而不是接口的详细介绍，用户可以得到安全、冗余、名域导航和丰富信息模型的基础支持。但是，不同的供应商可能提供具有不同特性的OPC UA产品，因此，OPC UA同时提供综合认证，确保实施过程中的互可操作性。OOPC UAC协议不但能够帮助用户解决如上问题，而且能够帮助企业降低生产成本，加快产品上市时间。随着自动化行业基于以太网的通信不断增长，自动化和办公室网络已经纠缠在一起。同时，垂直集成的想法产生了新的需求，这种类型的集成也带来了新的安全风险。OOPC UAC也增加了远程维护和远程控制概念的使用。这里再一次提到，对外围非授权的访问，必须满足更严格的信息安全要求。随着网络犯罪、间谍和破坏活动的增长，信息技术安全越来越显得重要，所以使用OOPC UAC也有了安全的要求。传统的OOPC UAC供应商没有开发专有的预防措施，所以不能满足这些安全要求。面对不断变化的市场格局和层出不穷的新兴技术，企业需要从根本上重新思考如何管理其当前和未来的业务运营。为了应对这些全新的、比以往任何时候都要复杂的挑战，企业必需变得更加敏捷，同时不能危及工厂的安全。通过减少启动和停机过程中绕过安全系统时所产生的风险，以及减少跨不同供应商平台集成安全系统时的相关风险，从而提供一个对现有工厂运营进行现代化升级的途径。

OPC UA的开发含有高度可靠性和冗余性的设计。可调试的逾时设置，错误发现和自动纠正等新特征，都使得符合OPC UA规范的软件产品可以很自如地处理通信错误和失败。OPC UA的标准冗余模型也使得来自不同厂商的软件应用可以同时被采纳并彼此兼容。OPC UA访问规范明确提出了标准安全模型，每个OPC UA应用都必须执行OPC UA安全协议，这在提高互通性的同时降低了维护和额外配置费用。用于OPC UA应用程序之间传递消息的底层通信技术提供了加密功能和标记技术，保证了消息的完整性，也防止信息的泄漏。

2 OPC UA的工业应用前沿分析

2.1 嵌入式

在当今工业网络系统跨网络、跨平台的通信方式中，OOPC UAC协议拥有着举足轻重的位置。1996年OOPC UAC基金会正式成立，OOPC UAC协议为企业打破工业网络间专属通信协议的壁垒，提出了重要的解决方案。十年后的2006年，OOPC UAC-UA的推出则让OOPC UAC实现了更大程度的突破。它不仅使信息交换不再受制于供应商之间设备通信兼容性的限制。在软硬件平台上，OOPC UAC-UA做到了更加开放。它不再针对某特定软件操作系统（Windows）有所依赖。而今，OOPC UAC技术的发展进入了推广嵌入式OOPC UAC-UA应用的新阶段，嵌入式OOPC UAC-UA使得OOPC UAC-UA进一步摆脱了OOPC UAC技术在硬件上对OPC UAC的依赖，做到了OPC UAC 或嵌入式设备都可以直接支撑OOPC UAC-UA的新高度，这将让OOPC UAC技术在现场级控制网络、设备网络中可以大展拳脚。使用它，在不同网絡环境下的设备都可以将其数据直接传输到操作层，从而让现有工业网络升级方案更加简单化并富有灵活性，彻底让工业现场网络的互联互通水平得到跃升。嵌入式OOPC UAC-UA实现的重要效果在Darek的表述中被称作“数据的高可见度”，也就是我们通常理解的“透明传输”。它的优势可分别体现在易于集成、高可靠性、高安全性、更低实施成本的多个方面。

2.2 无缝式

Moxa推出了一款新型自动化软件解决方案MX-AOPC UA Server，它能帮助用户实现高效的无缝式SCADA设备数据管理。MX-AOPC UA Server是Moxa推出的首个OPC UA软件解决方案，可解决与工业物联网相关的大数据难题。MX-AOPC UA Server是一种安全可靠的一体化数据交换控制框架，工程师使用这种服务器可体验即时警报、实时更新、有效记录历史数据、及时风险预防和维护响应等多种功能。

2.3 工业 4.0 理念

该理念能够实现高速、高动态的生产，需要设备和服务端之间具有合适的联网和通信。它们彼此间必须能够直接通信。传感器、测量设备、RFID 芯片、OPC UALC 控制器、 HMI、MES和EROPC UA系统都为企业提供重要的生产数据。在传统的控制架构中，数据需要事件驱动或循环启动，并总是响应“来自上层”，即来自客户端层的请求。下层总是用作服务器和应答机制：可视化，例如，可以从 OPC UALC 请求状态数据或传输新的生产配方到 OPC UALC。第一步是将电传感信号转换成数字信息。然后在 OPC UALC 内分配一个时间戳，并通过其他服务端将信息传输给 MES-IT 层。

3 结语

综上所述，OPC UA的应用具有很多方面的优势，并且随着不断的优化和发展具有越来越多的发展空间和可扩展性等，合理科学地利用OPC UA技术能够有效地提高工作效率和工作质量，减轻了中间环节，实现企业上层网络与现场设备层的无缝集成，并推动OOPC UAC规范向企业级领域扩展。OPC UA的出现必将引发工业控制系统尤其是软件理念的又一轮技术革新。

参考文献：

[1]高雅南.OPC UA服务器的功能研究与设计[D].兰州理工大学，2014.

[2]何崇博.基于OPC UA-DA服务器中间件的研究与实现[D].云南大学，2013.

作者简介：叶小高，男，1982年9月，江苏吴江人，汉族，职位：项目经理，职称：工程师，研究方向：工业通讯、信息集成。