OPC UA（Unified Architecture，統(tǒng)一架構(gòu)）是下一代的OPC 標準，通過提供一個完整的，安全和可靠的跨平臺的架構(gòu)，以獲取實時和歷史數(shù)據(jù)和時間。

OPC UA基于OPC基金會提供的新一代技術(shù)，提供安全，可靠和獨立于廠商的，實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)和預(yù)處理的信息從制造層級到生產(chǎn)計劃或ERP層級的傳輸。通過OPC UA，所有需要的信息在任何時間，任何地點對每個的應(yīng)用，每個的人員都可用。這種功能獨立于制造廠商的原始應(yīng)用，編程語言和操作系統(tǒng)。 OPC UA是目前已經(jīng)使用的OPC 工業(yè)標準的補充，提供重要的一些特性，包括如平立性，擴展性，高可靠性和連接互聯(lián)網(wǎng)的能力。 OPC UA不再依靠DCOM，而是基于面向服務(wù)的架構(gòu)(SOA),OPC UA的使用更簡便?，F(xiàn)在，OPC UA已經(jīng)成為獨立于微軟,UNIX或其他的操作系統(tǒng)企業(yè)層和嵌入式自動組建之間的橋梁。

統(tǒng)一的訪問

傳統(tǒng)OPC COM特性將不同的功能分布于多個COM服務(wù)器，通過接口連接代表不同特性的功能。OPC COM服務(wù)器提供報警但不持續(xù)連續(xù)的提供觸發(fā)報警的數(shù)據(jù)的訪問。例如，提供存儲歷史數(shù)據(jù)的OPC COM服務(wù)器不允許當(dāng)前數(shù)據(jù)被讀和更新。這種特性造成了集成的問題，因為單一系統(tǒng)的信息不能通過一致的方式訪問。OPC UA解決了包含多種可用信息的通用地址通過單一服務(wù)訪問的集成問題。

更好的認證互操作性

OPC UA特性通過和已取得成功的OPC COM認證程序一樣提供的服務(wù)器和客戶端測試工具。這些測試工具使得供應(yīng)商可以驗證他們產(chǎn)品是否符合特性的要求，改善產(chǎn)品的質(zhì)量。OPC UA和OPC COM特性通過認證以后，可以獲得相應(yīng)的認證標志，通過使用OPC認證的產(chǎn)品可以減少最終用戶的系統(tǒng)集成成本。

設(shè)計的可靠性

OPC UA是為搞可用性和冗余架構(gòu)而設(shè)計。完整的可配置的超時，錯誤檢測，和恢復(fù)特性使得OPC UA產(chǎn)品可以無縫處理出現(xiàn)錯誤或失敗的情況（例如網(wǎng)絡(luò)通信的丟失）。標準的支持冗余功能的OPC UA模塊使得從不同廠商的應(yīng)用部署成為可能。

跨域防火墻和通過互聯(lián)網(wǎng)

OPC UA由客戶端啟動通信通道，這意味著不需要像OPC COM一樣需要配置客戶端以允許服務(wù)器的訪問。OPC UA能通過標準的HTTP或UA  TCP端口或任何管理員愿意開放的其他端口來進行通信。OPC UA使用基于安全的額消息，這意味著可以通過第三方的代理進行通信。

通過信息模型減少配置時間

OPC UA架構(gòu)提供基本的應(yīng)用，供應(yīng)商可以提供特定應(yīng)用的信息模型，這將大大降低配置和維護這些模塊的成本。OPC基金會正和MIMOSA，F(xiàn)DI， PLCopen（IEC61131）組織協(xié)作開發(fā) OPC UA信息模型。

標準安全模型

在過去，安全問題時最后才考慮的，很多供應(yīng)商沒有測試他們產(chǎn)品的安全許可。這意味著對于最終用戶很難配置安全性，或根本不可能。OPC UA架構(gòu)通過標準的，UA應(yīng)用必須實施的安全模型解決了這個問題。這增強了互操作性和降低了配置和維護成本。OPC UA同時有利于適合任何平臺的任何OPCUA產(chǎn)品的安全設(shè)置管理的標準工具的開發(fā)。

從嵌入式系統(tǒng)到企業(yè)級的單一的解決方案

輕量級的OPC UA可以作為有效的二進制通信協(xié)議，例如OPC  UA 已經(jīng)移植到很多嵌入式系統(tǒng)包括VxWorks，Linux和專有的RTOSs (Real Time Operating Systems)。的OPC UA應(yīng)用支持企業(yè)級標準的XML頁面服務(wù)協(xié)議。通過一個公用的架構(gòu)可以降低系統(tǒng)集成的成本。

保護已有的OPC COM投資

OPC UA COM的互操作組件可以使得供應(yīng)商快速實現(xiàn)現(xiàn)有的OPC COM客戶端和服務(wù)器應(yīng)用支持OPC UA。這些組件通過增加需要的OPCUA高級特性客戶化。這意味著用戶可以持續(xù)利用他們的OPC COM技術(shù)的投資開發(fā)新的OPC UA應(yīng)用。

歷史事件

OPC UA通過支持歷史事件擴展了OPC COM歷史數(shù)據(jù)訪問(HDA)的能力。最終用戶可以通過選擇的OPC UA客戶端獲得事件信息。

不丟失性能的同時實現(xiàn)平立
OPC UA架構(gòu)設(shè)計為提供性能的同時提供平立。這意味著可以使用他們熟悉的語言和操作系統(tǒng)開發(fā)基于OPC UA的應(yīng)用，而不只有一種通過http使用SOAP/XML的選擇。對于Windows用戶來說，平立性也十分具有價值，因為允許應(yīng)用遷移到下一代的微軟通信技術(shù)。這也意味著OPC UA產(chǎn)品的供應(yīng)商在以前的通信技術(shù)過時或有類似不可配置的較長的超時時間等技術(shù)問題時可以有更多的選擇。

高性能的通信協(xié)議
OPC UA特性定義基于TCP的二進制通信協(xié)議通過最小的開銷提供的性能。對于企業(yè)環(huán)境SOAP/XML是通信協(xié)議中通常使用的。 OPC UA提供在打包到SOAP/XML兼容的消息中之前通過UA二進制編碼消息，提升通常XML消息10倍以上的性能。這種架構(gòu)的優(yōu)點是提供使用SOAP/XML的格式，但是在發(fā)送之前降低其復(fù)雜性和XML的大小。

Windows通信基礎(chǔ) （WCF）

OPC .Net SDK使用WCF提供對XML Web服務(wù)的支持。這種架構(gòu)意味著在企業(yè)應(yīng)用中所有基于OPC UA .NetSDK應(yīng)用可以繼承微軟的 XMLWeb服務(wù)的湖操作性。

通過OPC UA SDKs降低開發(fā)成本
基于OPC COM特性的都知道要求創(chuàng)建互操作性的應(yīng)用中，接口只是很小的一部分代碼。基于這個原因，OPC基金會提供的OPC UA.NET SDK可以為提供更多的選擇，只需要很少的幾百行代碼就可以實現(xiàn)兼容于OPC UA 的應(yīng)用。還可以選擇提供給OPC 基金會成員的商業(yè)化的SDK。這些 SDK將大大降低開發(fā)成本，供應(yīng)商也將更多的精力關(guān)注在位客戶提供更有價值的產(chǎn)品。最終用戶同樣可以從SDK中獲益，因為采用的是公用的架構(gòu)，將少了不同應(yīng)用之間的互操作性問題。

采用方法和程序的增強特性
已經(jīng)現(xiàn)有的OPC COM特性關(guān)注于數(shù)據(jù)或時間，但很多應(yīng)用要求能減少單一數(shù)據(jù)值或事件的復(fù)雜操作。通過OPC UA方法，服務(wù)器允許客戶端通過一序列參數(shù)觸發(fā)復(fù)雜功能。通過觸發(fā)事件匯報進程函數(shù)可以用來控制后臺流程。

面向?qū)ο蟮男畔⒛Ｐ偷撵`活性
OPC UA采用基于面向?qū)ο蟮脑O(shè)計信息模型。服務(wù)器可以利用這么模型開發(fā)可重用的組件?？蛻舳丝梢曰跇藴蕦ο竽Ｐ徒藴实慕M件，可以使用在不同的服務(wù)器甚至不同供應(yīng)商的應(yīng)用中。

為什么使用新的架構(gòu)
已有的OPC COM在過去的10年一直作為OPC的通信標準，但是技術(shù)的發(fā)展要求更多的互操作性：
1微軟逐步淡化COM，而跨平臺的Web服務(wù)和SOA逐步加強

2 OPC的供應(yīng)商希望一套擔(dān)心的服務(wù)實現(xiàn)OPC數(shù)據(jù)模塊（DA,A&E,HDA….）

3 OPC供應(yīng)商希望在非微軟的平臺，包括嵌入式設(shè)備實現(xiàn)OPC功能

4一些合作組織需要一個可靠的，有效地方式實現(xiàn)高水平結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移

PS1：面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（service-oriented architecture，SOA）是一個組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱為服務(wù)）通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進行定義的，它應(yīng)該獨立于實現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構(gòu)建在各種這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進行交互。

PS2：就軟件而言，互操作性——這條術(shù)語用來描述的是不同的程序（programs）借助于同一套交換格式（exchange formats）來交換數(shù)據(jù)，讀寫相同文件格式（file formats）以及采用相同協(xié)議（protocols）的能力。

OPC UA—物聯(lián)網(wǎng)安方案

隨著科技技術(shù)的不斷演進，數(shù)字化成為自動化行業(yè)內(nèi)一個非常重要且吸引力的市場，其目標是將IT技術(shù)與產(chǎn)品、系統(tǒng)、解決方案和服務(wù)進行融合，貫穿于從研發(fā)設(shè)計到生產(chǎn)到技術(shù)維護的整個產(chǎn)業(yè)鏈。同時，工業(yè)數(shù)字化的發(fā)展也帶動了一些新興的市場，如數(shù)字化產(chǎn)品和系統(tǒng)數(shù)字化、軟件解決方案和新數(shù)字化服務(wù)的快速發(fā)展。

目前，物聯(lián)網(wǎng)正將一些傳統(tǒng)行業(yè)與基于IP技術(shù)的行業(yè)進行整合，這是數(shù)字化發(fā)展的引擎，而標準化的核心是M2M通訊，多年來，諸多公司和行業(yè)協(xié)會如OPC基金會一直參與并推動這些標準化發(fā)展。

在當(dāng)今復(fù)雜的經(jīng)濟社會環(huán)境下，信息對業(yè)務(wù)和盈利而言起著至關(guān)重要的作用。OPC技術(shù)發(fā)明的初衷就是為了讓這些信息在不同的平臺間實現(xiàn)暢通無阻的交換，讓平臺之間實現(xiàn)*零耗時的無縫對接。由此而節(jié)省的軟件開發(fā)時間及釋放的工程資源可以被用來做對業(yè)務(wù)更重要的工作。而隨著時間的推移，OPC不僅僅起著對接作用，他更是保障您信息安全的。

OPC UA提供的關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)安全的解決方案：

將設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)后會有哪些危險

物聯(lián)網(wǎng)(IoT)是一個自動化行業(yè)的愿景，即將數(shù)十億臺智能設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)相互協(xié)作。然而，物聯(lián)網(wǎng)潛在的應(yīng)用程序很多，風(fēng)險也很大，因此暴露在互聯(lián)網(wǎng)上的設(shè)備也會面臨被攻擊的風(fēng)險。為了降低這些風(fēng)險，許多工廠操作員轉(zhuǎn)向支持MQTT或AMQP等協(xié)議的代理。這些協(xié)議允許設(shè)備被保持在防火墻后以保安全，但仍然能夠與對等設(shè)備和基于云的應(yīng)用程序通信。不幸的是，這些解決方案要求工廠運營商，通過第三方提供商管理的代理發(fā)送一些較為敏感的信息，這對于許多應(yīng)用程序來說，是不可接受的。幸運的是，OPC UA有一個端到端的安方案，可以確保通過代理發(fā)送數(shù)據(jù)的隱私性和完整性。

通過發(fā)布-訂閱增強OPC UA

OPC UA PubSub是流行的OPC UA協(xié)議的擴展，該協(xié)議允許應(yīng)用程序通過中間代理(如MQTT代理)向多個訂閱者發(fā)布消息。OPC UAPubSub消息可以用XML、JSON或高效的OPC UA二進制格式進行格式化。當(dāng)使用后一種方式時，發(fā)布者可以在將消息發(fā)送給代理之前對其進行加密和數(shù)字簽名，以確保除了目標接收者之外沒有其他人能夠讀取或修改消息。這將保護發(fā)布者的數(shù)據(jù)，即使代理在消息等待交付時存儲在磁盤上。

通過共享密鑰來實現(xiàn)這一切

發(fā)布者和訂閱者需要共享密鑰才能安全地進行通信。這是通過使用稱為“安全密鑰服務(wù)”（SKS）的特殊OPC UA服務(wù)器來實現(xiàn)的。需要密鑰的應(yīng)用程序使用OPC UA客戶端-服務(wù)器協(xié)議安全地向SKS提供憑證。SKS決定它們是否有權(quán)訪問請求的密鑰，并返回一個或多個密鑰。此過程需要多個鍵，因為它們經(jīng)常變化，以此確保在必要時，應(yīng)用程序可以在合理的時間內(nèi)從系統(tǒng)中刪除。

安全性已有所保證，那么元數(shù)據(jù)呢？

豐富的OPC UA信息模型，允許應(yīng)用程序使用與應(yīng)用程序域匹配的術(shù)語和構(gòu)造來表示它們的系統(tǒng)，這個信息模型也是OPC UA PubSub的一個重要部分，因為它提供了描述將要發(fā)送給broker消息內(nèi)容的總體框架。OPC UA PubSub規(guī)范并定義了通知訂閱者消息結(jié)構(gòu)已更改的機制，同時允許發(fā)布者將新的元數(shù)據(jù)發(fā)送到帶內(nèi)或帶外。而其他解決方案則期望訂閱者處理已知的消息內(nèi)容，或者依賴特定的規(guī)則來解析JSON或XML。

未來的發(fā)展之路

任何希望利用物聯(lián)網(wǎng)的工廠運營商都將受益于OPC UA提供的安全工具箱，當(dāng)數(shù)據(jù)流拋出由第三方管理的系統(tǒng)時，該工具箱有助于確保隱私的安全性和完整性。當(dāng)與OPC UA信息建?？蚣芙Y(jié)合，以及在許多現(xiàn)成的OPC產(chǎn)品中廣泛采用時，工具箱將成為的工具。