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OPC UA使用時間敏感網路(TSN)和乙太網高階物理層(Ethernet APL)，來實現控制器到控制器的網路通訊。
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OPC UA（統一架構）經過不斷擴充套件，已支援使用時間敏感網路(TSN)和先進物理層乙太網（Ethernet-APL）以及控制器到控制器通訊作為計劃中的標準工業互操作性連線的一部分。
自2018年11月推出兩年後，OPC基金會現場級通訊(FLC)計劃已經完成了基於OPC UA現場交換(UAFX)的初始候選版本，可用於“控制器到控制器”的通訊應用。這標誌著透過Ethernet-APL和TSN等關鍵技術，OPC UA作為標準化的現場級工業互操作性解決方案的重要里程碑。
FLC計劃發表了一份40頁的技術論文，詳細介紹了將OPC UA擴充套件到現場層的技術方法和基本概念，以滿足工廠和過程自動化的各種要求和用例。
截至2021年3月，FLC計劃已有27家公司參與，包括全球領先的自動化製造商，已加入該計劃的指導委員會，為其提供資金、人員和技術知識的支援。共同目標是將OPC UA的範圍擴充套件到現場層，並使OPC UA成為工廠和過程自動化中統一、一致的通訊標準。在向所有OPC基金會成員開放的技術工作組中，來自60多家公司的300多名專家，正在努力開發適用的概念和規範。
控制器到控制器的原型
雖然有COVID-19疫情的限制，但在過去的一年裡，第一版規範的相關工作進展順利。控制器到控制器（C2C）用例的基本概念已經形成，並納入了第一版規範草案。第一個候選版本已於2020年11月完成，並已實施原型以驗證規範草案。工作組正在制定測試規範，這些規範正被轉換為OPC UA合規性測試工具（UACTT）的測試用例。
在規範的第二個版本中，已經開發的概念被擴充套件到控制器到裝置(C2D)和裝置到裝置(D2D)的用例中，因此OPC UA可以用作跨所有自動化層的統一和一致的通訊方式（圖2）。這開闢了新的可能性，特別是在不同的工業4.0應用場景以及資訊科技(IT)和運營技術(OT)融合的應用中。
現場層通訊：系統架構
FLC計劃指定的擴充套件是基於OPC UA框架(IEC 62541)，它實現了安全可靠、獨立於製造商和平臺的資訊交換（圖3）。控制器和現場裝置都支援面向連線的客戶端/伺服器通訊模型和釋出/訂閱擴充套件模式，由於現場對靈活性、效率和確定性的需求，這對於現場通訊是必不可少的。
除此之外，還使用了OPC UA中指定的安全機制，其中包括身份驗證。身份驗證涉及資料簽名和傳輸加密，可用於客戶端/伺服器和釋出/訂閱通訊關係。
FLC計劃的初始候選版本於2020年11月完成，由4個子規範（OPC UA Parts 80-83）組成，側重於控制器到控制器通訊，透過點對點連線和基本診斷來交換過程和配置資料：
• 第80部分(OPC 10000-80)包括介紹並概述了擴充套件OPC UA以與/在現場進行通訊的基本概念。
• 第81部分(OPC 10000-81)指定了控制器和現場裝置（自動化元件）的基本資訊模型以及通訊概念，以滿足工廠和過程自動化的各種用例和要求。
• 第82部分(OPC 10000-82)描述了網路服務，例如拓撲檢測和時間同步。
• 第83部分(OPC 10000-83)描述了使用描述符和資料包進行離線工程交換資訊所需的資料結構。
支援TSN、APL和5G的OPC UA
OPC UA框架與傳輸無關，可與各種底層通訊協議和傳輸物理一起使用。在將OPC UA擴充套件到工廠和過程自動化中的所有用例和要求的過程中，Ethernet-APL和TSN被OPC基金會視為其戰略的重要組成部分，是建立可擴充套件的工業互操作解決方案願景的一部分。
使用TSN可以促進建立在OPC UA之上的確定性資料傳輸，這對於要求苛刻的自動化應用是必不可少的。此外，TSN允許使用標準化硬體和公共網路基礎設施，來執行不同的應用和協議。這使融合的工業自動化網路得以實施，其中的各種IT和OT協議可以共存。
FLC工作組正在研究，哪些TSN標準應強制用於基於OPC UA的終端裝置和基礎設施元件，以滿足對效能、靈活性和易用性的特定要求。OPC基金會已明確承諾支援IEC/IEEE 60802工作組正在開發的TSN-IA（工業自動化）配置檔案。為此，OPC基金會已與標準化機構IEC SC65C和IEEE 802.1簽訂了合作協議。
Ethernet-APL描述了專為過程工業要求而開發的乙太網物理層。Ethernet-APL支援長距離高速資料傳輸、透過公共雙絞線電纜提供能量和資料，以及在危險區域安全使用的保護措施。Ethernet-APL可用於在過程工業中啟用OPC UA和其它基於乙太網的協議。OPC基金會於2020年6月加入Ethernet-APL專案，與其它非營利組織和各工業夥伴一起合作開發和推廣APL。
透過OPC UA進行的資料交換，不侷限於有線或無線乙太網通訊。支援5G行動通訊標準是OPC基金會的發展計劃之一。5G對映將無縫整合到現有的OPC UA架構中，因此OPC UA FLC計劃的所有協議和配置檔案的擴充套件，都可以透過乙太網、TSN以及未來的5G使用。
工業自動化互操作性
OPC UA框架(IEC 62541)與FLC計劃規定的現場層擴充套件，結合APL、TSN和5G等底層通訊標準，提供了一個完整、開放、標準化和可互操作的解決方案。它滿足工業通訊要求，並實現了從現場到雲端的一致性和語義互操作性（圖4）。透過這種方法，使用各種OPC UA配套規範可以在資料來源處使用標準化語義提供資訊。
考慮使用APL電纜時，流量計提供標準化的“OPC UA流量測量資料”的情況。當伺服驅動器被整合到一個具有乙太網TSN的機器網路中時，伺服驅動器可以處理標準化的 “OPC UA驅動設定值”，並提供標準化的“OPC UA實際驅動值”。
關鍵概念：
■ OPC UA規範將允許控制器到控制器的通訊。
■ Ethernet-APL和TSN還將支援控制器到裝置和裝置到裝置的通訊。
■ OPC基金會的OPC UA還集成了運動、安全和5G無線功能。
思考一下：
結合APL、TSN和5G等底層通訊標準，OPC UA實現了從現場到雲端的一致性和語義互操作性。
