基于OPCUA的数字化车间互联网络架构

基于OPCUA的数字化车间互联网络架构

国家标准 GB/T38869一2020 基于OPCUA的数字化车间互联网络架构 OPCUA-baselinterconnectednetworkarehiteetureindigitalplant 2020-07-21发布 2021-02-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB/T38869一2020 目 次 前言 范围 规范性引用文件 凡 术语,定义和缩略语 3.1术语和定义 3.2缩略语 数字化车间互联网络层次结构 数字化车间互联网络信息流 5.1互联网络连接方式 5.2互联网络信息流 基于OPCUA的数字化车间互联网络架构 6.1OPCUA实现形式 6.2OPCUA作用位置 6.3OPCUA网络分布 6.4基于OPCUA的互联网络架构 6 .4.1MEs与监控设备之间 6. .4.2MEs与可编程控制设备之间 6 4.3MES与现场设备之间 6.4.4监控设备与可编程控制设备之间 6 .4.5监控设备与现场设备之间 .4.6聚合服务器 6. 6.4.7嵌人式OPCUA服务器网关 附录A资料性附录OPcUA协议规范与技术概述 A.1OPCUA协议规范框架 1l A.2OPCUA技术概述 12 A.2.1概述 12 A.2.2OPCUA基本架构模式 18 A.2.3OPCUA数据编码与传输协议 14 A.2.4OPCUA服务 11 15 A.2.5OPCUA地址空间与信息模型 16 附录B资料性附录OPCUA开发实现 B.1概述 16 B.2OPCUA应用架构 16 B.3基于SDK的oPCUA开发实现 17 B.3.1 17 概述 17 B.3.2OPCUASDK功能
GB/T38869一2020 17 B.3.3业务相关功能的开发 18 B.4OPCUA开发和应用考虑 18 B.4.1资源受限考虑 18 B.4.2实时性考虑 18 B.4.3安全性考虑 18 B.5面向机械加工行业的OPCUA架构应用导则 19 B.6OPCUA开发实现示例 19 B.6.1概述 " 20 B.6.2数控机床内嵌OPCUA服务器的实现示例 22 B.6.3Modbus设备采集模块实现 24 附录C资料性附录OPCUA的兼容性 C.1 概述 24 24 C.2OPC/OPCUA兼容性解决方案示例 C.2.1概述 24 C.2.2UAProxy 24 C.2.3UA wrapp 25 er C.3兼容性声明 26 参考文献 28 图1数字化车间互联网络层次结构示意图 图2软硬件组成及其之间可能连接与信息流示意图 图3OPCUA的作用位置示意图 图4oPCUA网络分布概念 图5MEs与监控设备之间基于OPcUA的集成 图6MEs与可编程控制设备之间基于OPCUA的集成 图7MES与现场设备之间基于oPCUA的集成 图8监控设备与可编程控制设备之间基于OPCUA的集成 图9监控设备与现场设备之间基于OPCUA的集成 图10基于聚合OPCUA服务器的集成 图 l11基于嵌人式OPCUA服务器网关的集成 0 图A.1OPCUA规范框架 图 A.2OPCUA层模型 l 13 图A OPCUA客户端与服务器的交互关系 3 图A.4组合的OPCUA服务器和客户端概念 l 14 图A.5UPCUA传输规范 16 图B.1OPCUA应用程序开发架构 18 图B.2OPCUA标准地址空间 19 图B.3面向机械制造行业的典型架构 20 图B.4数控机床的信息模型
GB/T38869一2020 21 图B.5地址空间管理 图B.6Modbus采集模块 22 23 图B.7构建信息模型 24 图C.1协议转换示意 25 图C.2UAProxy示意图 图c.3UAwrapper示意图 25 21 表B.1数控机床信息模型映射过程 23 表B.2温湿度传感器信息模型映射过程 26 表C.1OPCUA兼容性声明(必备 27 表C.2OPCUA兼容性声明(可选
GB/T38869一2020 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 请注意本文件的某些内容可能涉及专利 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任 本标准由机械工业联合会提出 本标准由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会(SAC/Tc124)归口 本标准起草单位;机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、科学院沈阳自动化研究所、北京和 利时系统工程有限公司、上海自动化仪表有限公司、北京东土科技股份有限公司、上海工业自动化仪表 研究院、中电科技集团重庆声光电有限公司、信息通信研究院、辽宁大学 本标准主要起草人:刘丹、赵艳领,谢素芬、张思超、虞日跃、赵勇、薛百华,李红词、张茂成、段世惠、 宋岩、王洲、牛鹏飞、岳磊、王静
GB/T38869一2020 基于oPCUA的数字化车间互联网络架构 范围 本标准规定了数字化车间互联网络的层次结构、信息流以及基于oPcUA的网络架构 本标准适用于数字化车间设备层、控制层和车间层互联网络的架构设计与系统集成 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T33863(所有部分)OPC统一架构 术语定义和缩略语 3.1术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1.1 数据data -种形式化的可重复解释的信息表达,用于通信,解释和处理 [IEC61499-1;2012,定义3.23] 3.1.2 数字化车间digitalfactory;diigitalworkshop 以生产对象所要求的工艺和设备为基础,以信息技术、自动化、测控技术等为手段,用数据连接车间 不同单元,对生产运行过程进行规划、管理、诊断和优化的实施单元 注智能制造系统层次的设备层、控制层和车间层属于数字化车间范围 [GB/T37393一2019,定义3.3灯 3.1.3 信息information 通过对数据进行约定而被赋予数据的含义 [[IEc61499-1;2012，定义3.53] 3.1.4 客户端elient 向符合IEC62541系列标准规定的OPCUA服务器发送消息的软件应用 [[GB/T33863.1一2017,定义3.2.5] 注，均指OPcUA客户猫 3.1.5 服务器 Seryer 执行IEC62541系列标准规定的服务的软件应用 [[GB/T33863.1一2017,定义3.2.28]
GB/T38869一2020 注:均指(OPCUA服务器 3.1.6 生产线prodwctionline --组生产设备,专用于生产特定数量的产品或产品系列 [[IEC62264-1;2013,定义3.1.28 3.1.7 生产单元productionunit -组生产设备,用于转换,分离或作用于一种或多种原料以生产出中间产品或最终产品 [IEC62264-1;2013,定义3.1.35 3.1.8 系统集成systemintegration 将各组成部分子系统集合为一个整体并确保这些子系统能够按照项目技术规范运行 3.2缩胳语 下列缩略语适用于本文件 GuidedVehiele AGV;自动导引车(Automatie s.分布式控制系统(Distributedcontrolsystem) Mar EMS;能源管理系统(Energy System) anagement ERP;企业资源计划(EnterpriseResourcePlanning) umanMachinelnterface HMI:人机接口(Hu IPC;工业计算机(IndustrialPersonalComputer) LAN:局域网Io calareanetwork boratoryInformationManagementSystem LIMS:实验室信息管理系统(Labe ExecutionSystem MES,制造执行系统(Man nufacturing OPCUA:OPC统一架构(OPCUnifiedArchitecture) rogrammableLogicController PLC;可编程逻辑控制器(Pro PLM产品生命周期管理(ProductLifeeycleManagement) QMS;质量管理系统(QualityManagementSystem) RFID:无线射频识别(RadioFrequeneyIdentification) RTU:远程终端设备(RemoteTerminalUnit) sCADA数据采集与监视控制系统(SupervisoryControlAndDataAcquisition) WMS:仓储管理系统(WarehouseManagementSystem 数字化车间互联网络层次结构 数字化车间互联网络的层次结构及各层次系统.设备间连援如图1所示
GB/T38869一2020 车间层 监视控制层 现场控制层 设备层 注图中仅示意说明层次关系及可能的连接关系 图1数字化车间互联网络层次结构示意图 各层次功能和各种系统、设备在不同层次上的分配如下所述 设备层:实现制造过程的传感和执行,定义参与感知和执行生产制造过程的活动 时间分辨粒 度可为秒,毫秒、微秒 各种传感器,变送器、执行器、RTU、条码/二维码扫描器、RFID,以及 数控机床、工业机器人、AGV、自动化仓储设备等智能制造装备在此层运行 这些设备统称为 现场设备 控制层:实现制造过程的监视和控制,定义对生产制造过程进行监视和控制的活动 时间分 辨粒度可为小时、分、,秒,毫秒 按照不同功能,该层次可进一步细分为: 监视控制层:以操作监视为主要任务,兼有高级控制策略、故障诊断等部分管理功能 1 各 种监视控制设备/系统,如可视化的sCADA.HINI,DcS操作员站等在此层运行 过程进行测量和控制,采集过程数据,进行数据转换与处理,输出控 现场控制层:对生产 制信号,实现逻辑控制 、连续控制和批次控制功能 各种可编程控制设备,如PILC、DCS 控制器、,IPC,其他专用控制器等在此层运行 车间层;实现车间的生产管理,定义生产预期产品的工作流/配方控制活动,包括维护记录.详 细排产、可靠性保障等 时间分辨粒度可为日、班次,小时、分,秒 MEs,wMs,QMs,EMs、 LIMS等在此层运行 企业可根据实际生产制造需求和规模可选地实现全部或部分层次 数字化车间互联网络信息流 5.1互联网络连接方式 数字化车间中典型的与生产相关的软硬件组成及其之间可能连接与信息流(箭头表示)如图2 所示
GB/T38869一2020 MEs,/wMSs/EMS/LIMS/QMS等 车间层 可视化的监控设备(SCADA、HMI、操作员站等 监视控制层 可编程控制设备 可编程控制设备 工程 工具 现场控制层 例如过程映像例如功能块 例如过程映像例如功能块 /O数据1设备参数 I0数据 设备参数 报警诊喻 报警诊所 现场设备 设备层 现场设备 现场设备 图2软硬件组成及其之间可能连接与信息流示意图 这些软硬件分布在数字化车间的不同层次且通过通信系统互联,共同实现整个车间自动化生产和 信息化管理功能 典型的网络连接包括: 现场设备与可编程控制设备(PLC,DCS控制器或IPC)通过现场总线、工业以太网或工业无线 连接; b 可编程控制设备与HMI,sCADA或MES等通过现场总线或工业以太网连接,或者通过LAN 或以太网连接 工程工具(包括各种编程工具、组态工具,调试工具等)可访问现场设备和可编程控制设备， 般通过以太网,串口(Rs232.Rs-485,UsB)或其他专用接口与设备连接,并且仅在组态或调 试期间存在; d 现场设备的多个分组(有或没有控制器)也可通过LA相互连接,或者连接到更高层(HMI SCADA等)系统 e 现场设备之间还可通过现场总线、工业以太网、工业无线网或控制器(PLc)直接通信 MES系统可直接访问现场设备,或通过可编程控制设备间接访问现场设备 f 5.2互联网络信息流 数字化车间不同层次或同一层次上的设备和系统通过网络连接在一起,相互之间实现数据传输,更 进一步,这些设备和系统能够一致地解析所传输信息/数据甚至了解其含义 数字化车间各组成部分之间的可能交互的信息流包括 MES等系统与可编程控制设备之间 a MES等系统向可编程控制设备发送作业指令,参数配置、配方数据、工艺数据、程序代 码等; 可编程控制设备向MES等系统发送与生产运行相关的信息,如生产实绩信息、质量信 息,库存信息,设备状态,能耗信息等; 可编程控制设备向MES发送诊断信息和报警信息 b MES等系统与监控设备之间: 监控设备向MES等系统发送与生产运行相关的信息,生产实绩信息、质量信息、库存信 息、,设备状态,能耗信息等; 监控设备向MES等系统发送诊断信息和报警信息 MES等系统与现场设备之间
GB/T38869一2020 1 MES等系统向现场设备发送作业指令,参数配置、配方数据、工艺数据、程序代码等; 现场设备向MES等系统发送与生产运行相关的信息,生产实绩信息,质量信息、库存信 息、设备状态、能耗信息等; 33 现场设备向MES等系统发送诊断信息和报警信息 d 监控设备与可编程控制设备之间 监拉设落向可编魏拉制设备发送拉制相操作指令,参数设置等信息， 1 监控设备从可编程控制设备获取可视化所需要的现场数据; 22 可编程控制设备向监控设备发送诊断信息和报警信息 3 监控设备与现场设备之间: 监控设备向现场设备发送控制和操作指令、参数设置等信息 监控设备从现场设备获取可视化所需要的现场数据; 22 现场设备向监控设备发送诊断信息和报警信息 3 可编程控制设备与现场设备之间 可编程控制设备与现场设备之间交换输人、输出数据,例如可编程控制设备向现场设备传 送输出数据(如参数设定值、作业指令等),以及现场设备向可编程控制设备传送输人数据 如测量值、作业完成情况、质量信息、库存信息、设备状态信息、能耗信息等); 可编程控制设备配置或获取现场设备的参数; 33 现场设备向可编程控制设备发送诊断信息和报警信息 现场设备与现场设备之间 现场设备与现场设备之间交换测量值,互锁信号、作业指示、作业完成情况、设备状态等 工程工具与监控设备、可编程控制设备,现场设备之间 h 编程工具、组态工具向可编程控制设备或现场设备发送程序代码或组态信息; 1 调试工具向可编程控制设备或现场设备发送读写参数请求,可编程控制设备或现场设备 2 向调试工具返回读写参数响应 基于oPCUA的数字化车间互联网络架构 6.1oPCUA实现形式 OPCUA服务器和客户端的实现应符合GB/T33863,主要实现方式包括 OPCUA客户端可是独立的应用程序或者应用程序的一部分,如ERP,MES,SCADA都可是 a 客户端应用程序; b 网络上单独存在的OPCUA协议网关,向上层网络提供OPCUA服务器,向下层网络采集现 场数据; 同时作为oPCUA服务器和客户端,如sCADA,既可作为客户端获取现场数据,又可作为服 务器向MES提供数据， 嵌人式OPCUA服务器,可嵌人到PLc、,DCs控制器等可编程控制设备,或者嵌人到数控机 d 床、工业机器人、自动化仓储设备、,RFID读写器等现场设备 GB/T33863标准结构和OPCUA技术概要参见附录A.OPCUA的主要开发方法及OPCUA服务器地 址空间建立方式等参见附录B OPCUA与OPC及其他工业通信网络的兼容性解决方案参见附录c 6.2oPCUA作用位置 数字化车间互联网络中可使用OPCUA实现不同层次系统、设备之间集成与信息交换的作用位置 如图3所示(用椭圆框表示)
GB/T38869一2020 MEs/wMS/EMS/LIMS/OMS等 车间层 可视化的监控设备(SCADA、IMl、操作员站等 监视控制层 可编程控制设备 可编程控制设备 工程 工具 现场控制层 例如过程映像例如功能块 例如过程映像例如功能块 设备参数 Q数握 IQ数据 报警诊 报警诊断 现场设备 现场设备 现场设备 设备层 图3oPcUA的作用位置示意图 如图3所示,OPCUA作用位置包括 a MES等系统与监控设备之间; b) MES等系统与可编程控制设备之间 MES等系统与现场设备之间 e d 监控设备与可编程控制设备之间 监控设备与现场设备之间 e 现场设备与现场设备之间现场设备与可编程控制设备之间、可编程控制设备与可编程控制设备之 间、工程工具与ERP/MES之间、ERP与MES之间的集成与信息交换也可通过OPCUA实现 6.3oPcUA网络分布 在数字化车间互联网络架构中,OPCUA服务器和客户端的一般分布如图4所示,以实现企业内 部信息的获取 OPcU 客户端 车间层 制造过程语义 服务器 OPCUA 客户端 监视控制层 OPcUA OPcUA 服务器 服务器 生产单元语义 OPcUA ocUA 客户端" 客户端 现场控制层 OPCUA 服务器 现场层 现场设备语义 OPcuA 服务器 图4oPCUA网络分布概念
GB/T38869一2020 OPCUA具有信息建模能力,可提供不同层次的数据语义,包括 制造过程语义;UA服务器定义与生产运作管理或生产工艺相关的信息模型; a b 生产单元语义:UA服务器定义生产单元、生产线的信息模型; 现场设备语义:UA服务器定义现场设备的信息模型 c 6.4基于oPCUA的互联网络架构 6.4.1MES与监控设备之间 MES与监控设备(sSCADA、HM等)之间基于OPCUA的集成如图5所示 此种情况下,MES应 作为OPCUA客户端,SCADA或HMI应作为OPCUA服务器 MESs OPCUA 客户端 车间层 oPcUATCP 以太网 或 SoAP/TTp OPCUA OPCUA 监视控制层 服务器 服务器 sCADA HMI 注:图中仅是示意,并不意味着SCADA和HM位于同一网络 图5MES与监控设备之间基于ocUA的集成 6.4.2MES与可编程控制设备之间 MEs与可编程控制设备(PLC,IDCS控制器、,IPC等)之间基于OPCUA的集成如图6所示 在此 情况下,MES应作为OPCUA客户端,PLC,DC'S控制器或IPC应作为OPCUA服务器 MES OPcUA 车间层 客户端 PEuwTm 以太网 soAP/HTTP oPcUA oPcUA oPcUA 服务器 服务器 服务器 现场控制层 Ipsc控制器 Pc PLC 太网 现场总线 工业无线 设备层 数控 工业 自动化 传感器 AGV RFID 机床 机器人入 全储设备 注:图中仅是示意,并不意味着PLC、DCS控制器和IPC位于同一网络,或者所有现场设备位于同一网络 图6MEs与可编程控制设备之间基于oPCUA的集成
GB/T38869一2020 6.4.3MEs与现场设备之间 MEs与现场设备之间的基于OPCUA集成如图7所示 现场设备可包括各种传感器、数控机床、 工业机器人、AGV、自动化仓储设备、,RFID读写器等制造装备 在此情况下,MES应作为OPCUA客 户端,现场设备应作为OPCUA服务器 MES OPCUA 客户端 车间层 OPCUATCP 或 以太网 SOAP/HP OPCUA OPCUA OPCUA OPCUA OPCUA OPCUA 服务器 服务器 服务器 设备层 服务器 服务器 服务器 工业 数控 自动化 传感器 AGV RFID 机床 机器人 仓储设备 注:图中仅是示意,并不意味着传感器、数控机床、工业机器人、AGV等现场设备位于同一网络 图7MIES与现场设备之间基于oPcUA的集成 6.4.4监控设备与可编程控制设备之间 监控设备(sCADA、HMI)与可编程控制设备(PLC、,DCS控制器、IPC等)之间基于OPCUA的集 成如图8所示 在此情况下,SCADA或HMI应作为OPCUA客户端,PLC,DCS控制器或IPC应作 为OPCUA服务器 sCADN HM OPCUA OPCUA 监视控制层 客户烟 客户端 OPCUATCP 或 以太网 soAP/AHTP oPcUA OPCUA oPcUA 服务器 服务器 服务器 现场控制层 PLC DsC控制器 IPC 工业以太网 现场战 工业无线 设备层 工业 自动化 数控 AGv 传感器 RFID 机床 机器人 仓储设备 注;图中仅是示意,并不意味着PIc,Dcs控制器和IPC位于同一网络,或者所有现场设备位于同一网络 图8监控设备与可编程控制设备之间基于oPCUA的集成 6.4.5监控设备与现场设备之间 监控设备(sCADA,HMI)与现场设备之间基于OPCUA的集成如图9所示 现场设备可包括
GB/T38869一2020 RTU、数控机床、工业机器人、AGV、自动化仓储设备、RFID读写器等制造装备 在此情况下,SCADA 或HMI应作为OPCUA客户端,现场设备应作为OPCUA服务器 SCADA HMI OPCUA oPCUA 客户端 客户端 监视控制层 oPcUATCP 以太网 或 SoAP/HTTP oPRcUA PcuA OPCUA OPCUA OPCUA OPCUA 服务器 服务器 服务器 设备层 服务器 服务器 服务器 工业 数控 自动化 AGV 传感器 RFID 机床 仓储没备 机器 注:图中仅是示意,并不意味着传感器、数控机床、工业机器人,AG等现场设备位于同一网络 图9监控设备与现场设备之间基于oPCUA的集成 6.4.6聚合服务器 聚合服务器是一种特殊情况,即一个应用程序既作为OPCUA客户端获取数据,又作为OPCUA 服务器提供数据 图10所示示例中,SCADA和HM同时是OPCUA服务器和OPCUA客户端 MES通过OPCUA从sSCADA或HMI(作为OPCUA服务器)获取数据,而sCADA或HMI(作为 OPCUA客户端)又通过OPCUA从控制设备或现场设备获取数据 MEs OPCUA 客户端 车间层 以太网 OPcuA OPCuUA 服务器 服务器 OPcUATCP sCADM HIMI 或 监视控制层 SOAP/HTTP OPCUA OPCUA 客户端 客户端 以太网 我场控制层 OPCUA OPCUA OPCUA OPCUA OO平 或设备层 服务器 服务器 服务器 服务器 服务器 服务器 数控 自动化 ,DGS PLc RFID 机床 控制器 包设备 机器 注;图中仅是示意,并不意味着所有可编程控制设备和现场设备位于同一网络 图10基于聚合oPCUA服务器的集成
GB/T38869一2020 6.4.7嵌入式oPcUA服务器网关 当可编程控制设备、现场设备未实现OPCUA服务器时,可采用嵌人式OPCUA服务器网关,实 现特定工业通信协议与OPCUA协议的转换,如图11所示 MEs sCADA HMI 车间层/ OPCUA OPCUA OPCUA 客户端 客户烟 监视控制层 客户端 oPcUATCP 以太网 SOAP/HTTP 嵌入式oCcUA 服务器网关 OPCUA OPCUA 服务器 服务器 中间件 特定工业 特定工业 通信协议 通信协议 工业以太网 现 现场控 全业无线 制层/ DCS 数控 工业 自动化 PLc 传感器 RFID 设备层 仓储设备 服务器 机床 机器 注，图中仅是示意,并不意味着所有可编程控制设备和现场设备位于同一网络 图11基于嵌入式OPCUA服务器网关的集成 0
GB/38869一2020 附 录 A 资料性附录 OPcUA协议规范与技术概述 A.1oPCUA协议规范框架 GB/T33863(所有部分)等同采用IEC62541所有部分),规定了OPcUA协议规范,各部分名称 如图A.1所示 oPcUA援范 访问类型规范 核心规范 第1部分;概念和概述 第8部分数据访问 第2部分;安全模型 第9部分，报警和条件 第3部分;地址空间模型 第10部分;程序 第4部分;服务 第11部分;历史访问 第5部分;信息模型 第6部分;服务映射 应用规范 第7部分;行规 第12部分;发现 第13部分;聚合 图A.1OPCUA规范框架 GB/T33863的核心规范及预计结构如下 OPC统一架构第1部分;概念和概述》;给出OPCUA的概念和概述; aa b)《OPC统一架构第2部分;安全模型》;描述OPCUA客户端和OPCUA服务器之间的安全 交互模型 《OPC统一架构第3部分;地址空间模型》:描述服务器地址空间的内容和结构; c d 《OPC统一架构第4部分:服务》;规定OPCUA服务器提供的服务 OPC统一架构第5部分;信息模型》规定oPcUA服务器的类型及其关系; e OPC统一架构第6部分;映射》;规定oPcUA支持的传输映射和数据编码 f oPC统一架构第7部分;行规》;规定oPC客户端和服务器可用的行规,这些行规提供可用 g 1
GB/T38869一2020 于一致性认证的服务组或功能组,服务器和客户端将根据行规进行测试 GB/T33863访问类型规范如下 《OPC统一架构第8部分:数据访问》规定使用OPCUA如何进行数据访问 a b) 《OPC统一架构第9部分;报警和条件》;规定使用OPCUA如何进行报警和条件访问; c OPC统一架构第10部分;程序》;规定使用OPCUA如何进行程序访问 d)《OPC统一架构第11部分;历史访问》;规定使用OPCUA如何进行历史访问,包括历史数据 和历史事件 GB/T33863应用规范如下 a 《OPC统一架构第12部分:发现》;规定发现服务器在不同情况下如何工作,以及描述了UA 客户端和服务器应如何进行交互,还定义如何使用通用目录服务协议(如UDD和LDAP)来 访问UA相关信息; b --架构第13部分聚合),规定如何计算和返回聚合,如最小值、最大值和平均值等 《OPC统- 可与基本(实时数据和历史数据(HDA)一同使用 A.2OPCUA技术概述 A.2.1概述 OPCUA定义了以下基本功能 传输;用于OPCUA应用程序之间的数据交换机制 a b)元模型:提供OPcUA信息模型的建模规则和基础构件; 服务;建立一个在OPCUA服务器和客户端之间的接口,使用传输机制实现客户端和服务器 c 间的数据交换 OPcUA基础规范定义了通用模型(如报警或自动化数据),在基础规范之上定义以下更高级功能 的模型 数据访问(DA);定义实时数据模型描述,即描述底层工业或业务处理(设备层、控制层)的当前 a 状态和行为,包括模拟量和数字量定义、工程和代码等 数据源为传感器、控制器、编码器等; 报警和状态(AC):定义处理报警管理和状态监视的高级模型 状态的改变可以触发一个事 b 件,客户端可以注册该事件,并选择想要获取的变量信息(如消息文本、行为确认等); 历史访问(HA);定义访问历史数据和历史事件的机制 数据可以位于数据库,文档或另一存 储系统中; d 程序(Prog);定义启动、操作和监视程序执行的机制 一个“程序”代表一个复杂的任务,如操 作和批处理 每个程序包含一个状态机,并把触发消息传递给客户端 此外,OPCUA支持其他组织或供应商为特定领域和用例定义的增强功能的专用信息模型 其他 组织可在OPCUA基础或OPC信息模型基础上构造其专用信息模型,供应商可通过直接使用OPC UA基础,OPC信息模型,或其他基于OPCUA的信息模型来定义 图A.2给出OPCUA的层模型 12
GB/T38869一2020 供应商特定的扩展 其他组织制定的信息模型规范 Ec、EDDL、FDT、PLcopnm HA AC Prog loPcUA信息模型 oRcUA基本服务 1oPcUA基础 传输 元模型 图A.2oPCUA层模型 A.2.2oPcUA基本架构模式 A.2.2.1客户端一服务器 UPCUA使用类似经典OPC的客户端/服务器概念 为其他应用提供自己信息的应用程序被称 为OPCUA服务器,使用其他应用程序的信息的应用程序被称为OPAUA客户端 OPCUA客户端 租ocUA服务器为交互快伴 通过分布于网络上的客户端和服务器之间的消息发送,来实现各种类 型系统和设备之间的通信 OPCUA服务器向OPCUA客户端提供对当前数据和历史数据的访问以 及通知客户端有重要变化的报警和事件 OPCUA客户端向OPCUA服务器请求数据并将数据提供 给其他应用程序 个系统可包含多个客户端和服务器 每个客户端可同时与一个或多个服务器交互,每个服务器 可与一个或多个客户端交互,如图A.3所示 OPCUA OPCUA ocuA 客户机 客户机 客户机 oPcUA oPcUA oPcUA 服务器 服务器 服务器 图A.3oPcUA客户端与服务器的交互关系 A.2.2.2聚合服务器 个应用程序中可同时包含客户端和服务器,以允许与其他服务器和客户端进行交互,如图A.4 所示 客户机请求 客户机请求 组合的 oPcU OPcuA oPCUA 服务器响应 服务器 服务器响应 服务器 客户机 和 客户机 发布的通知 -复布的逃知 图A.4组合的oPCUA服务器和客户端概念 13
GB/T38869一2020 A.2.3oPcUA数据编码与传输协议 目前,OPCUA有两种传输协议可供选择,支持两种编码格式 -基于TCP协议;采用优化的二进制流模式,适用于高性能(高速度和吞吐量)应用的企业内部 网络通信; 基于HTTP/HTTPsweb服务;采用二进制或XML编码的应用,适用于防火墙友好的互联 网通信 图A.5示出了OPCUA的传输规范 混合模式 二进制 web服务 UA二进制 UAXML wS安全对话 UA安全对话 UATCP soAP HTTPS HTTP TCP/IP 4840 443 443 80 端口号 图A.5UPcUA传输规范 A.2.4ocUA服务 OPCUA以地址空间来限定服务需求,以读写变量或订阅方式来更新数据 OPCUA通过逻辑组 合来组织服务(即服务集),通过客户端和服务器间的服务请求和响应来完成信息交换 OPcUA提供 9个基本服务集: 安全通道(SEcURECHANNEL)服务集;包含确定一台服务器安全配置的服务,并建立通信 a 通道,在这个通道内保证交换信息的保密性和完整性 这些服务不在oPCUA应用程序中实 现,而在oPCUA通信栈中实现 通信(SEssION)服务集;定义与特定用户在应用层建立连接(会话)的服务 b 节点管理(NODEMANAGEMENT)服务集;为服务器配置提供一个接口,允许客户端能够添 c 加、修改和删除地址空间中的节点 视图(VIEw)服务集;定义允许客户端能够通过浏览方式发现节点的服务.浏览方式使得客户 端能够向上或向下定位各节点,或者定位两个节点间的对象;这样,客户端就能够定位结构体 的地址空间 属性(ATTRIBUTE)服务集:定义对象属性读写的服务,属性则是有OPCUA定义的原始 节点 方法(METHOD)服务集;定义调用丽数的方式提供的功能函数可被对象调用,调用完成后 返回结果 监控项(MONITORDITEM)服务集;用来定义地址空间内的哪些项可被客户端使用,以便通 过客户端进行修改,或者哪些事件是客户端感兴趣的 h)订阅(sUBsCRIPTION)服务集:用于生成、修改或删除监控项信息 14
GB/T38869一2020 查询(QUERY)服务集;客户端能够使用这些服务并采用特定过滤方式从标准地址空间中获 取指定节点 A.2.5oPcUA地址空间与信息模型 A.2.5.1概述 OPCUA的对象模型允许将数据、报警、事件和历史数据都集成到一个OPCUA服务器的地址空 间 这样,例如能够将一个温度测量设备视为一个具有温度值、报警参数和想要报警极限值的对象 OPCUA信息模型和地址空间采用分层设计,以促进客户端和服务器的互操作性 每个高阶类型 都基于特定的基本规则,这样,仅知道和实施这一基本规则的客户端也可处理复杂的信息模型,即使客 户端不了解更深层次关系,但可通过地址空间导航来读写数据变量 A.2.5.2地址空间 OPCUA服务器通过OPCUA服务(接口和方法)提供给客户端使用的对象集和相关信息被称为 地址空间 地址空间中的节点表示实际对象、对象定义和对象间的引用 服务器可在所选择的地址空 间内自由地组织其节点 地址空间中的所有节点都可以通过层次结构到达 节点间的引用允许服务器 按层次结构、全网状结构或任何可能的混合结构来组织地址空间,从而地址空间形成一个紧密连接的节 点网络 A.2.5.3信息模型 OPcUA允许服务器向客户端提供从地址空间访问的对象类型定义也允许使用信息模型来描述 地址空间内容 从地址空间的角度看,信息模型描述了服务器地址空间的标准化节点 这些节点为标 准化类型,并且用于诊断的标准化实例或作为服务器特定节点的人口点 因此,信息模型定义了空的 OPCUA服务器的地址空间 OPCUA地址空间支持信息模型 该支持通过以下提供 允许地址空间中对象建立彼此联系的节点引用: a 为实际对象(类型定义)提供语义信息的对象类型节点 b 支持类型定义的子类的对象类型节点; c 允许使用工业特定数据类型的地址空间中可见的数据类型定义; d 允许工业团体定义如何在OPCUA地址空间中表示其特定信息模型的OPCUA兼容标准 e 基本的OPCUA规范仅提供信息模型的基础设施,由供应商实现信息模型的建模 15
GB/T38869一2020 附 录 B 资料性附录) oPCUA开发实现 B.1概述 OPcUA具有平台无关性,可以在任何操作系统上运行甚至无需操作系统,开发可以使用任何编 程语言与开发环境,如AnsiC/C十十、.NET和Java等语言 B.2oPcUA应用架构 为了实现组件或构件重用,OPCUA应用的开发可按照功能层次进行划分,图B.1给出OPCUA 客户端与服务器之间相交互的软件功能层次模型,包括相应的OPCUA应用程序、OPCUAAPI以及 OPCUA通信栈 OPCUA服务器 服务器应用 OPCUA客产洲 监视项 客户端应用 视图 发送 按收 发送 按收 订阅 服务请求 服务响应订阅请求 通知 OPcUA客户端AP OPCUA服务器AP OPCUA ReM" Mg tM ORCI RspMsg NotifMs NotifMsg 通信战 服务请求 服务响应 发布请求 事件通知 图B.1oPcUA应用程序开发架构 其中 OPcUA客户端/服务器应用实现作为UA客户端/服务器的设备或业务功能的程序或代 a 码;客户端应用使用ocUA客户端AP向oPRcUA服务器发送和接收oRUA服务请求 和响应;服务器应用使用O)PCUA服务器API发送和接收来自OPCUA客户端的OPCUA 消息 b OPCUA客户端/服务器API用于分离OPCUA客户端/服务器应用代码与OPCUA通信 栈的内部接口,实现如管理连接(会话)和处理服务报文等功能 OPCUA通信栈:实现OPCUA通信通道,包括消息编码、安全机制和报文传输 d 实际对象:OPCUA服务器应用可访问的,或OPCUA服务器内部维护的物理或软件对象,例 如物理设备和诊断计数器 OPCUA地址空间:客户端使用OPCUA服务(接口和方法)可访问的服务器内节点集;节点 16
GB/T38869一2020 用于表示实际对象、对象定义和对象间的引用 B.3基于SDK的oPCUA开发实现 B.3.1 概述 OPCUA服务器和客户端的开发推荐采用基于软件开发包SDK的开发方式 sDK实现了OPC UA规范定义的概念和服务,向应用开发者隐藏了OPCUA通信和服务的细节,并为之提供相应 的API 常见的oPcUAsDK供应商包括MHatrkonoPc.Sofing.Prosys.UnifledAuomation等公司 这些公司的SDK一般以库的形式提供,但可能限定编译机器和运行机器的个数 有些SDK还可以源 码形式提供,但使用要求受限 例如,OPCUA基金会会员,可以免费获取有限的OPCUA开源代码 但客户可在其基础上进一步开发 B.3.2OPCUASDK功能 oPCUA服务器sDK提供的功能主要包括以下内容 提供包括基于UACP和soAP/HTTP的oPCUA通信,如作为服务器进行客户端报文的 a 接收; b)提供安全模型功能,如签名校验、解密等 提供读写属性、浏览结构等相关的服务,如作为服务器对客户端的读,写、订阅进行响应 c 提供创建地址空间相关的各类接口,如创建结构节点,创建数据节点(一般数据点、模拟量、离 d 散量、多态等); 提供这些节点相关的支持以形成节点之间的关系 e OPCUA客户端sDK提供的功能主要包括以下内容 提供包括基于UATCP和soAP/HTTP的OPcUA通信,如作为客户端进行连接操作; aa b)提供安全模型功能,如签名、加密等 提供浏览地址空间,读、写节点属性,订阅数据改变和属性等相关服务的接口 c B.3.3业务相关功能的开发 业务相关功能的开发是指开发OPCUA服务器和客户端特定功能 对于基于SDK的服务器开发,业务功能开发主要包括 构建用户的地址空间模型; a b) 对用户地址空间节点数据进行管理和维护,如地址空间一个模拟量数据节点的值如何更新 通信相关驱动的开发(主要针对嵌人到设备的OPcUA服务器); c d)其他必要的工作 对于基于SDK的客户端开发,业务功能开发主要包括: -般的用户接口,用户可进行输人和输出; aa b 配置管理,用户可选择访问服务器的哪些数据以及访问方式,如轮询、订阅等不同方式 c 其他必要的功能 对于基于SDK的OPCUA服务器开发,大部分工作量在于地址空间的建立、管理与维护 OPC UA提供了标准地址空间结构,如图B.2所示,但是服务器开发者可根据不同系统或设备功能需求,构 建自己的地址空间或信息模型,例如数控机床信息模型与PLC模型不同 对于基于SDK的OPCUA 客户端开发,大部分工作量在于实现可配置的访问地址空间功能 17
GB/T38869一2020 日口oPcuARot OVews 书 Objects Senver 白 口 Types ReferenceTypes C 中 OotedTypes 书 白 VarabieTypes 出 白DaaTypes 图B.2oPCUA标准地址空间 B.4oPCUA开发和应用考虑 B.4.1资源受限考虑 对于嵌人式OPCUA服务器,设备开发商可考虑由于使用OPCUA技术或通信栈带来的诸如内 存、,CPU等的资源受限问题,例如在单片机等低资源硬件平台上开发最好先进行资源评估 B.4.2实时性考虑 当现场设备与sSCADA、,MES等系统通过OPCUA直接集成时,可考虑这些系统对现场设备操作 的合理性,如不宜过度频繁操作以影响现场设备的实时性 B,4.3安全性考虑 OPCUA提供安全模型,支持用户认证鉴别、报文加密,安全会话等功能,但安全性对系统资源有 -定要求,也会影响实时性,因此,对于实时性要求不高的应用例如500ms量级,从管理层如MES系 统对现场设备进行OPCUA操作可考虑使用安全机制 B.5面向机械加工行业的oPCUA架构应用导则 机械加工行业典型的智能制造装备包括数控机床、工业机器人.仓储物流系统、PLC和其他测量控 制设备等 图B.3给出面向机械加工行业的基于oPCUA的数字化车间互联网络典型架构 18
GB/T38869一2020 MS sCADA、HMI OPCUACien OPCUACliemt 以太网 OPCUASerer OPCUASerer OPCUASerer oPcUASener 中间件 中间件 中间件 中间件 通信 通信 通信 通信 内嵌OPcU 内嵌OPCUA 内怅OPcUA 内OoPcuN 驱动 驱动 驱动 驱动 Serer Server Serer 数控机床 控制系统如PLC 仓储物流系统 其他设备 机器人 现场总线/工业以太网 通过oPcUA协议的通信 通过其他工业通信协议对通信 图B.3面向机械制造行业的典型架构 详细说明如下 数控机床、工业机器人等大型智能装备,本身包括控制系统/器(如CNC数控系统、机器人控制 a 器等),这类装备本身可支持OPCUA接口 例如,西门子84oD数控系统内嵌OPCUA服务 器,则采用了840D的数控机床就可提供OPCUA接口,由数控机床制造商负责提供设备的信 息模型(即建立数控机床OPCUA服务器的地址空间) MES系统只需支持OPCUA客户 端功能即可 对于不支持orcUA接口的大型智能装备,系统集成商可开发oreUA中间 件来构造设备的信息模型,前提是这些设备具有开放的通信接口和参数/属性说明 b 其他现场设备(如采集现场数据的传感器等). ，可能支持特定的现场总线协议如Modbus、 PROFIBUs,PROFINET等),因此,可根据设备支持的通信协议和设备参数/属性,开发oPg UA中间件,以集成到sCADA或MES系统 wMS系统实现统一管理,因此,可在wMS内嵌人OPCUAN 仓储物流系统一般通过单独的 服务器,或开发OPCUA中间件,以集成到sCADA或MES系统 HIc作为控制设备可以接受MEs,.scADA下发的指令,.MEs.,sCADA也可获取c的数 据,这可通过OPCUA实现 PLC可直接内嵌一个OPCUA服务器,或开发OPCUA中间 件实现集成 MES系统与PLMERP系统的集成可以选择OPCUA.webserviee等多种接口 B.6oPCUA开发实现示例 B.6.1 概述 为了实现机械加工,检测、物流等设备与MES,sCADA等系统的互联互通,可实现统一架构的相 关内容,主要包括两类 19
GB/T38869一2020 设备内嵌OPCUA的实现 a b)基于中间件(软件或硬件)的实现 B.6.2数控机床内嵌oPCUA服务器的实现示例 B.6.2.1实现内容 以数控机床为例,说明设备内嵌OPCUA服务器的开发过程 开发过程包括如下部分 构建数控机床信息模型; a b)生成地址空间 地址空间的管理 c 实现目标是数控机床的数控系统(CNC控制器)内嵌OPCUA服务器,提供包括状态、轴转速等 信息 B.6.2.2信息模型构建 数控机床的信息模型如图B.4所示 数控机床 信息模型 静态信息 制造商 loPCUARoot 对外接日 出厂日期 View 过程信息 objcts 机床状态 server 建模 映射 配置信息 数控机床 进给速率 数控机床 组件 Tpes 转速 图B.4数控机床的信息模型 数控机床的信息模型包含如下元素(仅示意,数控机床的信息模型信息不限于此). a 静态信息:包含了制造商和出厂日期 b)过程信息:包含了机床状态信息 c 配置信息:包含了进给速率; 包含的组件;机床的组件包含了主轴,主轴包含转速元素 d B.6.2.3地址空间映射 由设备信息模型和相关元素确定向OPCUA地址空间映射的规则,主要工作是利用OPcUA的 元模型来构造数控机床的信息模型,如表B.1所示 20
GB/T38869一2020 表B.1数控机床信息模型映射过程 oPcUA元 序号 信息模型元素点 引用关系 备注 模型类型 数控机床 Foder对象类型 在根节点下组织引用 静态属性 Folder对象类型 在数控机床节点下组织引用 制造商 DataltenmType类型 在静态属性节点下有属性引用 出厂日期 DataltemType类型 在静态属性节点下有属性引用 过程属性 Folder对象类型 在数控机床节点下组织引用 这个可以使用多个状态类型 MuliState 机床状态 在过程属性节点下有属性引用 来表示,如0正常、l报警、2故 DiseereteType类型 障等 配置属性 Folder对象类型 在数控机床节点下组织引用 由于这个值是可写的,因此可 AnalogltemType类型在配置属性节点下有属性引用 进给速度 按照模拟量输出来进行相应 的处理 组件 Folder对象类型 在数控机床节点下组织引用 在组件节点下组织引用 1C 轴 Folder对象类型 由于这个值是只读的,因此可 按照模拟量输人来进行相应 1 AnalogltemType类型在配置属性节点下有属性引用 转速 的处理 B.6.2.4地址空间管理 对于嵌人式OPcUA服务器的开发而言,数据采集的驱动已经完成,这些数据点已经在系统内存 中,因此,地址空间管理主要是根据建立的映射表来实现相应的读、写、订阅操作,如图B.5所示 OPcUA对应的 实际内存点1 机床状态 OPCUA对应的 实际内存点2 主轴转速 OPCUA对应的 实际内存点N 相应节点数据 图B.5地址空间管理 数据流向包括 内存数据点改变时更新到OPCUA地址空间中 a 当OPCUA客户端读取节点数据时,直接从OPCcUA地址空间返回相应节点的数据; b 当OPCUA客户端订阅节点时,系统可提供一套机制来维护内存点信息值与OPCUA地址 c 空间节点值的变化对应; d)当OPCUA客户端写数据时,系统可提供一套机制保证内存点的更新与实际的设备IO进行 关联 21
GB/T38869一2020 B.6.3Modhus设备采集模块实现 B.6.3.1目标和流程 以Modbus设备采集模块为例,说明基于中间件(软件或硬件)的开发过程 开发过程如下 驱动相关开发 a b 构建信息模型; c 生成地址空间 d)地址空间的管理 开发目标是实现ModbusRTU设备(一个温湿度传感器)管控并以OPCUA接口形式对外提供信 息,标准的OPCUA客户端可以进行读,写、订阅等操作,Modbus采集模块如图B.6所示 支持OPCUA的 sCADA/HMm TCP/IP 采集模块 Modhbus设备N 温湿度传感器 图B.6Modbus采集模块 B.6.3.2驱动开发 如果制造商不提供相关通信接口和参数/属性说明,中间件开发无从谈起 因此,第一步可了解设 备采用的通信协议/接口,以及设备能够提供的数据、数据相关的属性,该类数据更新频率等属性 通信 驱动开发分为两类 标准协议接口:如本示例采用的是ModbusRTU协议,该协议是标准公开的,只要知道通信波 a 特率和设备参数/属性说明,就可按照Modbu协议通过读写寄存器完成,本示例宜开发Mod- bus主站功能; b 非标准协议:如设备使用的是企业私有协议,则还需要知悉设备使用的通信协议,以及如何获 取数据 B.6.3.3构建信息模型 由设备信息模型和相关元素确定向OPCUA地址空间映射的规则,主要工作是利用OPCUA的 元模型来构建温湿度传感器的信息模型,如图B.7所示 22
GB/T38869一2020 数据采集 OPCUARot ModbusRTU 信息模型 模块 Vew 温湿度采集器 objccts serer 温度值 映射 ModbusRTU 建模 湿度值 温湿度传感器 温度校准值 Types 图B.7构建信息模型 温湿度传感器包括两个采集温度值和湿度值以及一个配置参数温度校准值,同时温湿度传感器作 为Modbu、模块具有设备地址,通信波特率等参数 B.6.3.4地址空间映射 温湿度传感器信息模型到OPCUA地址空间映射过程如表B.2所示 表B.2温湿度传感器信息模型映射过程 序号 信息模型元素点OPCUA元模型类型 引用关系 备注 在根节点下组织 ModbusRTU Folder对象类型 引用 节 在ModbusRTU 温湿度传感器 Folder对象类型 点下组织引用 在温湿度传感器 节 由于这个值是只读的,因此可按照模拟量 温度值 AnalogltemType类型 点下有属性引用 输人来进行相应的处理 在温湿度传感器节由于这个值是只读的,因此可按照模拟量 湿度值 AnalogltemType类型 点下有属性引用 输人来进行相应的处理 在温湿度传感器节由于这个值是可写的,因此可按照模拟量 温度校准值 AnalogltemType类型 点下组织引用 输出来进行相应的处理 B.6.3.5地址空间管理 地址空间的管理与设备内嵌OPCUA的机制基本一致 23
GB/T38869一2020 附 录 资料性附录) oPCUA的兼容性 C.1概述 推荐使用OPCUA作为数字化车间统一互联的技术,但是目前OPcUA还属于比较新的技术,在 实际的工厂中相关应用比较少,支持经典OPC,Modbus等协议的设备众多,因此在使用OPCUA技术 的同时如何保护用户的资产和投人变得非常重要 对于这种情况可使用标准协议转换软件/设备以解决兼容性问题,协议互转如图C.1所示,这些软 件/设备可支持如下功能 OPC/OPCUA转换软件,一般运行在PC环境下; a b) ModbusRTU、ModbusTCP/OPCUA转换模块，一般需要硬件平台支持,为嵌人式设备; c PROFIBUs/OPCUA,PROFINET/oPCUA转换模块，一般需要硬件平台支持,为嵌人式 设备; d)其他类似协议 OPC Modbs 其他各类 oPCUA RTU/TCP 协议. Probus Profiner 图C.1协议转换示意 C.2oPC/oPCUA兼容性解决方案示例 C.2.1 概述 很多国外公司已经开发出OPC/OPCUA兼容性中间件,用户无需特殊的配置即实现无缝集成,包 含两类产品:UA代理(UAProxy)和UA包装器(UAwrapper). C.2.2UAProy UAProxy使得经典OPC客户端应用(sCADA、MEs,ERP等)可无缝访问OPCUA服务器设备 (这些设备既可以运行在PC平台也可以运行在嵌人式平台),如图c.2所示 24
GB/T38869一2020 Reports ERP Trender HlstoranAnazer OPCCassle UAProXy OPCUA oPcUA oPcUA oPcUA OPCUA oPCU Sener Sener Serer Server Server 图c.2UAProxy示意图 UAProxy一般具有如下特性 向导式建立配置; 非常容易使用,无需了解太多的OPCUA知识 不会破坏现在的OPC体系结构; 提供UA安全 -剔除DcCOM技术或者防火墙问题; 提供实时数据 c23UAwper UAWram rapper使得OPCUA客户端应用可无缝访问OPC经典服务器系统,如图C.3所示 Reports Trender ERP Hlstoranm Anayzer OPCUA UAWrapper OPcCassle OPCServe OPCsernver" OPcserver oPCserver OPCServer 图c.3UAwrapper示意图 UAwrapper一般具有如下特性: 向导式建立配置; 25

基于OPCUA的数字化车间互联网络架构GB/T38869-2020

随着工业4.0的发展，数字化车间已经成为企业提高生产效率、降低成本、提高产品质量的必由之路。为了实现数字化车间的互联和数据交换，国家发布了基于OPCUA的数字化车间互联网络架构GB/T38869-2020标准。该标准于2020年6月1日正式实施。

OPCUA（Open Platform Communications Unified Architecture），是一种开放标准的通信技术，主要用于实现工业自动化和控制系统中各个设备之间的数据传输和交换。基于OPCUA的数字化车间互联网络架构GB/T38869-2020标准，就是为了规范数字化车间中各个设备之间的通信协议和数据格式。

根据该标准，数字化车间的互联网络架构应该由以下四个层次组成：

1.设备层：包括数字化车间中的各种传感器、执行器、PLC等设备。

2.控制层：包括数字化车间中的控制系统，如DCS、SCADA等。

3. MES层：包括数字化车间中的MES（Manufacturing Execution System）系统，用于实现生产计划、生产调度、过程监控等功能。

4.ERP层：包括数字化车间中的ERP（Enterprise Resource Planning）系统，用于实现企业资源管理、成本控制、财务管理等功能。

这四个层次之间通过OPCUA协议进行通信，并且标准规定了详细的数据格式和交换方式。同时，该标准还规定了数字化车间互联网络架构的安全性要求，包括身份验证、数据加密等方面，保障数字化车间数据的安全性和机密性。

值得一提的是，基于OPCUA的数字化车间互联网络架构GB/T38869-2020标准是我国首个针对数字化车间互联网络的地方标准，填补了我国在这一领域的空白。它为企业在数字化车间建设方面提供了科学依据，也为数字化车间互联网络的安全运行提供了保障。

总之，随着数字化车间的不断普及和发展，基于OPCUA的数字化车间互联网络架构GB/T38869-2020标准将会起到越来越重要的作用。相信在未来，越来越多的企业将会按照该标准进行数字化车间互联网络的建设，实现更高效、更安全、更智能的生产模式。

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基于OPCUA的数字化车间互联网络架构

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现场设备集成EDD与OPCUA集成技术规范

2022/7/13 1:44:32 现行