在了解OPC UA 協議之前，我們先了解一些它的前身OPC 協議，這樣更有利于了解OPC UA 的本質和由來。

工業控制領域用到大量的現場設備，在OPC出現以前，軟件開發商需要開發大量的驅動程序來連接這些設備。即使硬件供應商在硬件上做了一些小小改動，應用程序也可能需要重寫。同時，由于不同設備甚至同一設備不同單元的驅動程序也有可能不同，軟件開發商很難同時對這些設備進行訪問以優化操作。為了消除硬件平台和自動化軟件之間互操作性的障礙，建立了OPC軟件互操作性标準，開發OPC的最終目标是在工業控制領域建立一套數據傳輸規範。

OPC全稱是OLE（Object Linking and Embedding） for Process Control。為了便于自動化行業不同廠家的設備和應用程序能相互交換數據，定義了一個統一的接口函數，就是OPC協議規範。OPC是基于WINDOWS COM/DOM的技術，可以使用統一的方式去訪問不同設備廠商的産品數據。簡單來說OPC就是為了用于設備和軟件之間交換數據。

OPC基金會前前後後規定了不同的接口定義，如下：

• OPC DA (Data Access, exchange of real-time values,數據訪問)，定義了數據交換，包括值、時間和質量信息

• OPC A&E (Alarms & Events, exchange of alarms and events,警報和事件)，定義了報警和事件類型消息信息的交換，以及變量狀态和狀态管理。

• OPC HDA (Historical Data Access, exchange of historical values,曆史數據訪問)，定義了可應用于曆史數據、時間數據的查詢和分析的方法。

• OPC XML DA (XML-based exchange of real-time values)

UA全稱是unified architecture（統一架構）。為了應對标準化和跨平台的趨勢，為了更好地推廣OPC，OPC基金會近些年在之前OPC成功應用的基礎上推出了一個新的OPC标準-OPC UA。OPC UA接口協議包含了之前的 A&E, DA,OPC XML DA or HDA，隻使用一個地址空間就能訪問之前所有的對象，而且不受WINDOWS平台限制，因為它是從傳輸層以上來定義的，導緻了靈活性和安全性比之前的OPC都提升了。

OPC UA實質上是一種抽象的框架，是一個多層架構，其中的每一層完全是從其相鄰層抽象而來。這些層定義了線路上的各種通信協議，以及能否安全地編碼/解碼包含有數據、數據類型定義等内容的訊息。利用這一核心服務和數據類型框架，人們可以在其基礎上（繼承）輕松添加更多功能。

OPC UA将成為一個轉換工具。其它協議/标準（如BACnet）可以非常輕松地轉換為OPC UA内的一個子集。

OPC UA多層方法實現了最初設計UA規範時的目标：

• 功能對等性：所有COM OPC Classic規範都映射到UA
• 平立性：從嵌入式微控制器到基于雲的基礎設施
• 安全性：信息加密、身份驗證和審核
• 可擴展性：添加新功能而不影響現有應用程序的能力
• 綜合信息建模：用于定義複雜信息

OPC UA 使用了對象（objects）作為過程系統表示數據和活動的基礎。對象包含了變量，事件和方法，它們通過引用（reference）來互相連接。

OPC UA 信息模型是節點的網絡（Network of Node,），或者稱為結構化圖（graph），由節點(Node)和引用(References)組成，這種結構圖稱之為OPC UA 的地址空間。這種圖形結構可以描述各種各樣的結構化信息(對象)。

地址空間要點：

• 地址空間是用來給服務器提供标準方式，以向客戶端表示對象。
• 地址空間的實現途徑是使用對象模型，通過變量和方法的對象，以及表達關系的對象。
• 地址空間中模型的元素被稱為節點，為節點分配節點類來代表對象模型的元素。
• 對象及其組件在地址空間中表示為節點的集合，節點由屬性描述并由引用相連。
• OPC UA建模的基本在于節點和節點間的引用。

節點模型要點：

• 節點根據用途分屬于不同的節點類别（NodeClass），一些表示實例(/Root/Objects)，一些表示類型(/Root/Types)。
• 節點類依據屬性和引用來定義。OPC UA規範定義的節點類稱為地址空間的元數據，地址空間中每個節點都是這些節點類的實例。
• 節點是節點類的實例，屬性和引用是節點的基本組件。
• 屬性（Attribute）用于描述節點，不同的節點類别有不同的屬性（屬性集）。節點類的定義中包括屬性的定義，因此屬性不包括在地址空間中。
• 引用（Reference）表示節點間的關系。引用被定義為引用類型節點的實例，存在于地址空間中。

節點模型通用屬性

包含引用的節點為源節點，被引用的節點稱目标節點。引用的目标節點可以與源節點在同一個地址空間，也可以在另一個OPC服務器的地址空間，甚至是目标節點可以不存在。

類型定義節點是服務器提供用于對象和變量的類型定義。

1. 節點類用于定義OPC UA地址空間中的節點
2. 地址空間中模型的元素被稱為節點，為節點分配節點類來代表對象模型的元素。
3. 節點類源于通用的基本節點類。
4. 首先定義基本節點類，然後定義用于組織地址空間的節點類，之後再定義用于代表對象的節點類。
5. 代表對象的節點類分為三種：用于定義實例，定義實例的類型，以及定義數據類型。

标準的節點類有如下幾種：

• 基本節點類：能夠派生所有其他節點類。
• 對象節點類
• 對象類型節點類
• 變量節點類：定義數據變量
• 變量類型節點類：定義特性
• 方法節點類：定義方法，方法沒有類型定義，可以綁定到對象上。
• 引用類型節點類：定義引用。
• 視圖節點類：定義地址空間中節點子集。

在OPC UA中，最重要的節點類别是對象，變量和方法。

1. 節點類别為對象

節點類别為對象的節點用于（構成）地址空間結構。

• 對象不包含數據，使用變量為對象公開數值。
• 對象可用于分組管理對象、變量或方法（變量和方法總屬于一個對象）。
• 對象也可以是一個事件通知器（設定EventNotifier屬性），客戶端可以訂閱事件通知器來接收事件（事件在地址空間中是不可見的，被綁定到對象）。

2. 節點類别為變量

節點類别為變量的節點代表一個值。

• 值的數據類型取決于變量，類型的種類在BaseDataType中。
• 客戶端可以對值進行讀取，寫入和訂閱其變化。
• 變量節點最重要的屬性是Value，它由DataType，ValueRank和ArrayDimensions屬性定義，通過這三個屬性，可以定義各種類型數據。

3. 節點類别為方法

節點類别為方法的節點，代表服務器中一個由客戶端調用并返回結果的方法。

• 方法指定客戶端使用的輸入參數，并返回給客戶端輸出參數。
• 輸入參數和輸出參數作為方法的特性存在，是數據方法的變量。
• 客戶端使用調用服務（Call）調用方法

OPC UA的模型采用XML 文件描述，然後通過一個編譯工具可以将XML 編譯成C 語言的程序。

一、功能方面，OPC UA不僅支持傳統OPC的所有功能，更支持更多新的功能：

1. 網絡發現：自動查詢本PC機中與當前網絡中可用的OPC Server。

2. 地址空間優化：所有的數據都可以分級結構定義，使得OPC Client不僅能夠讀取并利用簡單數據，也能訪問複雜的結構體。

3. 互訪認證：所有的讀寫數據/消息行為，都必須有訪問許可。

4. 數據訂閱：針對OPCClient不同的配置與标準，提供數據/消息的監控，以及數值變化時的變化報告。

5. 方案(Methods)功能：OPC UA中定義了通過在OPCServer中定義方案（Methods），來讓OPC client執行特定的程序。

二、平台支持方面，由于不再基于COM/DCOM技術，OPC UA标準提供了更多的可支持的硬件或軟件平台。

三、安全性方面，最大的變化是OPC UA可以通過任何單一端口（經管理員開放後）進行通信，這使得OPC通信不再會由于防火牆受到大量的限制。

OPC UA在通過防火牆時通過提供一套控制方案來解決安全問題：

• 傳輸：定義了許多協議，提供了諸如超快OPC二進制傳輸或更通用的SOAP-HTTPS等選項
• 會話加密：信息以128位或256位加密級别安全地傳輸
• 信息簽名：信息接收時的簽名與發送時必須完全相同
• 測序數據包：通過排序消除了已發現的信息重放攻擊
• 認證：每個UA的客戶端和服務器都要通過OpenSSL證書标識，提供控制應用程序和系統彼此連接的功能
• 用戶控制：應用程序可以要求用戶進行身份驗證（登錄憑據，證書等），并且可以進一步限制或增強用戶訪問權限和地址空間“視圖”的能力
• 審計：記錄用戶和/或系統的活動，提供訪問審計跟蹤

核心的區别是因為OPC和OPC UA協議使用的TCP層不一樣，OPC是基于DOM/COM上，應用層最頂層；OPC UA是基于TCP IP scoket 傳輸層

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