这是一篇通俗讲解OPC UA的入门篇

为什么要通俗的讲呢，主要是怕自己讲的自己看不懂，会尴尬。

比这更尴尬的是，自己写的没看懂，你们却看懂了。

OPC UA内容过于深奥，笔者最近研究，说不上研究，只能说是学习，最近学习了OPC UA一段时间，是时候写一篇通俗入门篇给大家讲解一下OPC UA。

如果后续没有看到其他关于OPC UA的文章，说明笔者已经从入门到放弃了。

在讲这个OPC UA之前，需要先介绍几个单词缩写术语。

IOT：物联网

IIOT：工业IOT，工业物联网

IT:Information Technology

OT: Operational Technology

(图片来源于网上)

那么，最直接的问题是：什么是OPC UA。

如果我直接从网上摘抄OPC UA的解释，那就对不起这个标题啦。

在这篇通俗篇里，有可能很多用语会不够严谨，但请不要介意，毕竟这篇文章面向更多非研发人员。

首先，OPC UA是一种协议。

这不是废话嘛。

说到协议，在工业领域里，我想大家最熟悉的，就是Modbus 协议了。

那Modbus这个协议呢，可以串口通信，也有以太网通信。

Modbus可以读和写位数据，也可以读和写字数据。

位数据呢，就是所谓的开关点。字数据呢，就是什么温度，湿度，产量等数据，也就是非开关类型数据。

那OPC UA呢，是一种基于以太网的协议。

其实现在但凡一种协议，基本都离不开读和写位数据，字数据。OPC UA也一样的。

但是OPC UA和Modbus或者，和别的协议有什么不太一样呢。随后会演示一下。

(该图片源于某介绍视频里所使用的PPT的截图)

该视频源：

https://www.aparat.com/v/r4FgE/OPC_UA_Security_by_Darek_Kominek_v2016_1

从图中介绍，可以看出，OPC UA可谓是上天入地，无所不能，秒天秒地呀。

毋庸置疑，OPC UA已经在IIOT里可以说很牛逼了。

OPC标准在1996年的时候开始发布的，目标就是要把PLC的特定协议，像modbus之类的，抽象出来，做成统一的接口或应用。有点类似于现在的网关，可以接各PLC协议，然后由网关与服务器特定的协议，把各plc的数据，上报给服务器。各平台也有接口可以调用，这样对平台来说，就不需要管plc是什么plc，具体是什么协议。

OPC UA就是在OPC的基础上，创立了新的框架。此处不再过多讨论OPC。

通俗地讲，就是OPC UA约定了一套协议标准，对于所有使用OPC UA协议的设备和电脑等，都可以相互访问，控制等。

那么问题来了，对于使用modbus 协议的设备来说，那确实也是可以互相访问了。那如果全世界的设备，都使用modbus协议，该多好呀，设备都能互相兼容。但事实并没有我们想得那么美好。

我觉得原因无非就是modbus协议已经满足不了需求了，因为modbus协议太简单了，简单不代表淘汰，还是有很多设备也还在使用modbus协议的。

此处拿modbus协议作类比，主要是让大家更好地了解和接受OPC UA的入门。

好，下面我们就开始来认识一下OPC UA。

一 OPC UA的连接

像modbus tcp属于tcp协议，常用端口是502.

OPC UA也是一种tcp协议，常用端口是4840。

如图是OPC UA的连接，OPC UA是需要登录过程的，可以使用用户名和密码，还可以使用证书。

(图中所使用的工具是 uaexpert ,是一个非常好用的调试和开发OPC UA的神器，吐血推荐)

OPC UA可以说安全性是非常好的，具备信息加密，身份验证和审核。

登录之后呢，干什么呢。

二 OPC UA的变量发现

Modbus的变量类型，或者说地址访问，主要是有位数据：0X，1X。还有字数据：3X，4X。

类型单一，数据表示不明确。基本每个项目都要有相应的地址映射表。也就是什么地址表示温度，什么地址表示产量，这样不利于项目的实施和维护。

如图所示，是某个OPC UA设备的地址空间。

可以看出，OPC UA在变量，或者地址上，具备的特性：

1 允许OPC UA客户端发现服务端的变量。

这个怎么说呢，这对使用者来说，就不需要去看设备的程序或配置，也不需要再去找什么点表等等，OPC UA客户端就可以获取当前连接设备的变量。也就是这个设备有什么变量，客户端都能搜索出来了，这个可以说是非常有用的。

2 变量数据是分层表示的。

分层表示可能有点专业术语的感觉。

这个就和windows的目录结构可以说一样一样的。这样的好处就是不同的变量数据的分组关系会比较明确，利于复杂的数据结构。

3 变量直接以名字显示。

这个就是我们所谓的标签变量了。看这个变量名，就知道这个数据是啥意思了。标签变量的优势，不用多说，反正就是有优势。

这种就区别于像modbus的3X，4X这样的变量类型。这在使用和维护上，就可以减少对点表的依赖，甚至不再需要数据点表。也有点类似于数据库的概念。

拿到变量之后，干什么呢。

三 变量的读写。

拿到变量之后，无非就是读数据或者写数据。

1  变量具备读写属性。

OPC UA客户端可以获取每个变量的属性，属性里就包括该变量是可读的，还是可写的。

对于不可写的变量，客户端发起写请求，服务端也会有相应的出错提示。

2 变量具备数据类型。

当我们要知道某个数据的值，比如产量的值是10000个，这个10000，我们并不关系是浮点数的10000还是32位有符号或无符号的10000。

因为每个变量都具备各自的数据类型，并能按相应的数据类型。

像modbus这个的字类型，当我们确定一个变量，比如确定一个温度变量，需要知道是4X多少，以及是浮点数还是有符号数。而这个确定，就需要参考PLC或设备里对这个变量的定义，或者需要特定的数据点表对照，使用起来十分不方便。

如图，当我们扫描到变量后，当需要对一些变量进行读取时，选择我们要读取的变量后，就可以向服务端读取数据。

每个变量有自己的变量类型，而对使用者或者用户来说，更多关心的是数据，也就是展现出来的值。

而对开发者来说，或者就协议来说，变量类型是非常有用的。这在数据传输，转换，存储等，数据的类型是要匹配的。

3 数据的订阅。

像modbus 这样的协议，要获取数据，每次都需要向服务端发起读命令，然后服务端再把数据回复。这种就是问答式的数据获取，问答式的数据获取，一个是效率问题，要想数据更新快，就要问的频繁，这也种造成网络请求压力。

而OPC UA，存在一种订阅方式。对数据进行订阅之后，就不用每次去问这个变量是多少了，就可以由服务端这边主动把数据发过来的。

以上就是OPC UA的通俗入门介绍了。

简单地讲，这个协议大概是什么样呢。

OPC UA安全性如何？

放心，这个协议很安全。什么会话加密，用户验证等应用尽有，安全地很。

OPC UA有什么数据？

OPC UA就类似于访问电脑文件夹一样，你能看到什么目录，目录里有什么文件(变量)，文件(变量)是什么类型，数据是多少，一目了然。方便管理和维护，让你效率提高再提高。

当然里面的数据有普通数据啦，报警数据里，历史数据啦等等。

OPC UA的通用性如何？

这个就有意思了。这个就要拿MQTT来说一下了。

MQTT虽然是一个标准协议，但也只是提供了标准的传输通道，也就提供了主题和payload的传输模式，但是每一家开发的MQTT，定义的主题，以及payload格式都不一样，这就造成了现在火的一塌糊涂的MQTT，其实兼容性是非常差的。每一家都希望别人以他们为标准，按他们家来使用。不过，MQTT更多也是在云平台和设备之间的应用，那每家开发自己的产品，那就都不一样了。

而OPC UA，也是一个标准协议，但凡使用了OPC UA的设备，就必要符合OPC UA规范。这种情况就不会像MQTT那样，每家定义的不一样。

而OPC UA,每家不一样的地方，无非就是数据，或者变量不一样。

比如有些设备的有温度，湿度。有些设备没有温度，但有产量的。但在OPC UA的使用，应用，方案，框架等，都具备很多的兼容性，移植性等。当然，这点更多是对开发者而言的。

但开发既是成本呀。企业可不希望换一种设备或换一个平台，就要重新开发，重新花时间设计框架，制定需求等等。因此OPC UA在工厂上，MES系统等应用也非常广泛，特别是现在的智能工厂，基本会看不到modbus的影子。基本都是OPC UA或者Ethernet/IP等协议，如果你还看到大量使用modbus之类的，那就说明这个工厂还不够智能，规模还不够大。当然这也就存在商机和机会啦，刚好就有借口或理由推一下OPC UA,让工厂升级换代啦。。

OPC UA可以运行在哪里呢。

可以这么说，基本能有程序运行的地方，就能运行OPC UA。小至单片机，大到服务器。可谓是上天入地，无所不能运行。

OPC UA的应用如何？

这个问题可不好回答。就随便说说几句吧。

OPC UA毕竟主打的是数据交换。

information exchange for industrial communication

数据交换是直译啦。主要在于数据统一性的传输，交互，维护等，OPC UA发挥着非常大的作用。

OPC UA就可以在IIOT中，为各设备，企业，用户等互操作，数据应用等提供了必要的M2M，M2E应用架构了。

对于一些以OT为主线的公司或运营来说，OPC UA的模式让OT更易于管理和维护。

OPC UA会让IT和OT之间的界限变是模糊。

因为在IIOT领域里，往往是IT和OT缺乏协调性，导致应用成本，运维成本的增加，维护的困难性。

而OPC UA确实也能让IT和OT更好地融合，甚至还能提升IT和OT团队融合效率。

(此图摘抄于网上，)

(此图截图于一个视频讲解OPC)

视频源：

https://www.aparat.com/v/oaj5I/What_is_OPC%3F_UA_in_a_Minute

该视频是一分钟介绍OPC UA。是一个老外手绘介绍OPC UA的大概，可谓是图文并茂，感兴趣的可以看一下。

好了，以上就是该篇内容了。