OPC UA案例一——用于SIMATIC WinCC的OPC UA扩展

案例背景

      在自动化技术中，有许多不同的可编程逻辑控制器（PLC）连接到SCADA和HMI系统。这些PLC中的大多数，具有来实现连接到它们的过程信息的专用通信协议。为了受到设备或机器制造商的青睐，SCADA或HMI系统必须是灵活的，并且必须支持这些协议中的多种。

      在西门子的HMI系统SIMATIC WinCC中，各个通信协议的驱动程序称为“通道”。WinCC V7的基本包目前包含9个不同的通道。此外，Allmendinger的工程师还实现了额外4个通道，可以购买这些额外通道来扩展WinCC的连接性。由于西门子HMI没有集成的OPC UA通道，直到V7.0 SP3版本，Allmmendinger实现了一个完整的本地OPC客户端，作为集成通道驱动程序，用于连接到提供数据访问的外部OPC UA服务器。

需求分析 

      工业自动化中的过程数据通信必须稳定地适应不断增长的需求。由于像Stuxnet和Duqu这样的计算机病毒，即使是最保守的机器供应商和工厂操作员也意识到数据传输必须是安全和加密的。为了保护数据，只使用用户名和密码保护是不够的，两个端点之间的连接本身必须使用证书来确保完成应用程序的身份验证。此外，PLC内部的数据结构变得越来越复杂，因此需要更大的数据量和更高的传输速度。西门子不为Simatic WinCC提供本地OPC UA客户端通道直到7.0 SP3版本。

解决方案

      在总共14种规格中，新的通信标准OPC统一架构满足当今和未来自动化通信的要求。由Allmendinger开发的Simatic WinCC的OPC UA客户端通道提供了这个新标准的所有优点。该通道实现了安全机制，包括使用256位RSA的算法加密通信和新设计的客户端证书管理签名。目前，该通道仅支持OPC UA的数据访问（DA）功能。但是Allmendinger的团队已经开始在为支持警报和条件（AC）、历史访问（HA）的下一个版本工作。

OPC UA背景 

      OPC UA客户端软件由两个组件组成。成功通信所需的所有配置任务都可以通过“UA标签”完成，这是一个舒适的配置工具。集成的浏览器可以搜索网络中的OPC UA服务器，并找到所有相关的端点。它还管理安全连接所需的证书。该组件使用户能够创建新证书并处理与信任外部通信伙伴的证书。通过舒适地浏览连接的服务器的地址空间，已经显示了WinCC所需的各个节点的属性。此外，可以读出或写入节点的值。 所选节点将自动导入WinCC的数据管理器，包括所有必需的连接属性。一旦链接到WinCC，可以类似于所有其它投影变量那样使用标签。当WinCC切换到运行模式时，第二个组件（通道本身）正在与底层UA服务器进行通信。 

使用Unified Automation的产品 

      WinCC OPC UA采用Unified Automation的OPC UA Client SDK，基于C++编写。Client SDK封装了OPC UA功能并提供了一个简单的API，还提供了证书的处理和验证以及连接信息的准备，包括用于检测连接丢失以及通信本身的重建和重新激活的公共机制。C ++ Client SDK由不同的库组成，可以动态或静态链接到产品中。SDK附带了包含协议实现并用于低级别通信的OPC UA协议栈。对于UA安全功能，如加密和认证，采用众所周知的OpenSSL加密库。 

关于Allmendinger 

      Allmendinger工程办公室为软件开发提供产品和服务，并专注从事自动化技术。除此之外，工作区还包括开发西门子公司SCADA/HMI软件Simatic WinCC的通讯通道。Allmendinger运营WinCC能力中心，并且是WinCC扩展、附加件和选件包的长期开发合作伙伴。 

      北京盟通科技专注于实时现场总线技术及工业通讯技术的研发、推广及技术支持服务，与多家行业领先的商业伙伴合作，致力于为工业自动化领域的客户提供优质服务。公司现有多款适用于工业自动化支持的软件协议栈及开发所需的正版授权软件，经验丰富的技术团队也可以帮助客户设计与调试并提供必要的技术支持。