引言

　　具有先進通訊技術的OPC服務器可以為不同網絡和協議提供協同工作能力。

　　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境來說，更像是通過協議、網絡和標準作為紐帶，使我們得以互聯和相互通訊。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，過程系統運轉緩慢，而且很難優化，同時性能、維護計劃和利潤率等相關數據也很難獲得。

　　那么今天工業推崇的互聯性是如何實現的呢？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的世界。實際上，今天的技術能夠克服幾乎所有的網絡壁壘。例如，你可以安裝一個帶有EtherCAT的DIN導軌計算機，與多種協議通訊。雖然這可能并不是最有效的系統，甚至不是最便宜的系統，但是它確實可行。”
　　
　　OPC基金會總裁兼執行董事Thomas　J.Burke補充道，科技繼續以創紀錄的速度飛速發展，特別是在消費電子領域，所以工業自動化領域的供應商和最終用戶也期待這種發展的到來。“今天的經濟發展以及一切與其相關的事物——從樓宇自動化、安保到智能電網概念，都在表達一種對開放式工業系統的渴求，期盼真正的跨領域信息整合。”

　　多種多樣的網關、路由器和終端設備使制造商做到了多個不同系統之間的整合。

　　其中包括Beckhoff Automation公司下一代以太網終端，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進行整合，甚至有很多種實現的方法。現代生產制造使用迥異的設備實現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。不管是汽車制造業的自動訂單和適時生產還是制藥和半導體行業對數據跟蹤和追蹤有特殊要求的批處理作業，通訊都已成為確保生產系統最優化操作的必要條件。

　　具有先進通訊技術的OPC服務器可以為不同網絡和協議提供協同工作能力。
　　
　　不管互聯和整合是如何實現的，數據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，系統互聯所使用的方法都有以下三個共性：
　　
　　有效移動數據，例如實時控制系統所使用的瞬時數據傳輸；
　　
　　通過管理數據轉換軟件和硬件以降低成本；
　　　　
　　低成本作業，減少需要過多地占用CPU資源的數據轉換工作，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。
　　
　　今天的系統為此做了長久的努力。與部件和設備之間的連接不同，現在的系統不但可以在同一個工廠內完成互聯，還可以在不同工廠之間做到互聯。Beckhoff Automation公司的技術市場經理Corey McAtee說道，工業自動化和工業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、數字運動和狀態監測，這些功能以前都是獨立的，但是現在被整合在一起。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場總線網絡連接起來，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，而它們必須協同工作并且做到相互通訊。例如OPC-UA
（統一架構）之類的標準確保數據通過軟件完成交換，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，因為數據都是統一、一致和兼容的。”
　　
　　3. 工廠級別遍及企業，包括高層級的通訊，它對于工廠管理至關重要。傳統的數據交換要求相當高的硬件和軟件支持，以創建、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之間的適時數據交換來提升其盈利能力。幾年前，當專有系統在工廠和過程應用中大行其道時，沒有人擔心數據整合，不管是組件之間還是通過防火墻。因為那時候沒有網絡，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
　　
　　隨著以太網技術的不斷進步，它已成為企業系統事實上的標準。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復雜的交互連接。標準的協議具有易懂、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之間的通訊。例如網絡特性和企業層面日常事務處理等的優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，他們發現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議是“標準”的就認為它們是開放的，真正的開放協議必須具有三個特性：
　　
　　1. 協議必須符合國際標準（例如IEC或者IEEE）。協議說明必須能夠直接從標準頒發機構獲得。
　　
　　2. 協議的知識產權擁有者必須允許競爭者和第三方機構將協議應用到各自的系統或者設備中。
　　
　　3. 第三方設備必須能夠輕松配置到控制系統中，特別是知識產權擁有者的控制系統。

　　開放系統能夠在網絡協議、專用設備協議和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同工作性的發展。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。但是系統仍舊與其供應商的技術不可分割。于是，很多業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）的規范，基于最新的微軟公司的技術實現設備的協同工作能力。結果是數以百計的支持OPC數據存取的項目蓬勃發展，使用通用接口從設備、組件和系統讀取和寫入信息的能力得以提升。”
　　
　　協同工作和一致性是一種很好的業態，這同樣激發了用戶對于未來的期冀。一旦工廠車間實現協同工作，各大公司就開始對工廠和工廠之間的通訊和數據共享抱有希望了。Paine補充道：“OPC標準和規范對此具有持續的推動力。”他引述了OPC-UA的近期發展，這些發展確保在因特網上實現安全通訊。（關于OPC和OPC-UA的更多信息請閱讀后面《OPC:下一代技術》一文。）
　　
利用以太網的能力
　　
　　開放協議以一種方式幫助不同系統完成整合，以太網和它的衍生技術以及改良技術則以另一種方式投身其中。以太網出現不久就成為企業系統事實上的標準。然后，那些曾經被認為不可能發生的進步都發生了——隨之企業系統進入了現場總線網絡和自動化的領域。多種基于以太網的網絡協議現在正在自動化領域內找到其用武之地（更多以太網類型請參閱后面文章《各種各樣的以太網》）。
　　
　　Rockwell Automation公司EtherNet/IP網絡部經理Mike Hannah說道：“基于以太網的協議有很多，卻與EtherNet/IP不盡相同，很多都是針對特殊目的的專用網絡，所以即使它們可以在一定程度上支持協同工作能力，將不同功能（例如運動、I/O和用戶接口）集成到企業控制室內但仍舊很復雜，通常都要求額外的編程和網關來移動數據。”