实现中国制造2025和工业4.0大环境下的智能制造，必须建立在一类包括实时控制和及时监控在内的、强有力的联网技术和规范的基础上。这类联网技术和规范可以在一定程度上继承原有的联网技术和规范，但更重要的是一定要突破原有技术和规范的局限，以及明显不能满足实现工业4.0、智慧工厂和智能制造的多层递阶的架构和按功能分层进行通信的思维。这就是说，除了对时间有严格要求的实时控制和对安全有严格要求的安全功能仍然保留在工厂层面外，所有的制造功能都将按产品、生产制造和经营管理这三个维度做到通信扁平化，实现信息虚拟化，从而构成全链接和全集成的智能制造生态系统（见图1-2）。
图1-2 智能制造的通信架构的扁平化
在智能制造系统中，PLC不仅仅是机械装备和生产线的控制器，而且还是制造信息的采集器和转发器。从这个意义上讲，只有PLC具有面向服务架构（Service Oriented Architecture，SOA）的功能，才有可能完成这些重要任务。例如PLC调用视觉系统的摄像头所摄制的图像服务，或者PLC调用某个RFID读取器的服务（这都需要视觉系统或RFID读取器直接与PLC通信），或者当PLC要传送大数据应用的数据给云端。
图1-3所示为在2015年德国汉诺威博览会上SAP公司展示的系统。3D打印系统所制造的零件信息由视频系统的图像采集，通过OPCUA送到机器人控制器，再由机器人将零件抓取后放置在传送带上，还可以把有关信息送至SAP云中。
图1-3 用OPCUA进行多种设备的通信
目前，在制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES）级与PLC的数据交换通常是通过一个耗时的握手过程。例如MES发出一个信号要向PLC传送一个配方数据，等待PLC确认信号返回；接着MES向PLC传送该配方数据，当PLC接收到这一组数据后向MES发出接收确认信号。如果PLC同时具有OPCUA的服务端功能和客户端功能，这种PLC就是一种面向服务架构的PLC（也可简称为SOA-PLC）。这时MES向PLC传送一个配方数据就是执行一次通信服务，这次服务的输入参数是配方，输出数据是PLC的确认信号，再也不需要MES和PLC之间的多次握手过程。实际上就是OPCUA远程调用了PLC的功能块，大大地缩短了MES与PLC之间通信来往过程，提高了生产调度安排的效率，同时显著减少了工程成本，极大地加强了工厂层与上位执行调度和管理层的数据通信能力。
一台SOA-PLC实际上是把支持确保信息安全的虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）的Web服务权植入PLC。这种服务权执行面向对象的数据通信，包括实时数据、历史数据、报警数据和其他服务。PLC通过这类服务把对应的大量数据连接至上级的服务和数据层，供信息模型建模时使用和处理。(www.xing528.com)
让一台PLC集成了OPCUA的服务端功能和OPCUA的客户端功能，就能保证这台PLC通过VPN进行有安全保证的数据通信。正如前面所述PLCopen和OPC基金会合作制定了IEC 61131-3的OPC UA信息模型，使PLC的相关信息都可以运用OPCUA的通信机制进行传输。而PLCopen组织所发布的OPCUA的服务端的功能块规范和客户端的功能块规范，为实现这类通信的模块化和便利化奠定了标准基础。由图1-4可以看出，不同厂商的PLC可以实现OPC的通信、PLC与MES/ERP之间可以实现OPC的通信，PLC还可以通过OPC实现与微软的Azure公共云和亚马逊的AWS公共云的直接通信。
图1-4 执行PLCopen的OPC UA的通信功能块
现在已经有一些公司能够提供在PLC上完整实现OPCUA通信的软件平台支持。图1-5显示德国倍福公司的EtherCAT III平台软件。德国菲尼克斯（Phoenix）软件公司开发的PC WORXUA软件平台支持200台PLC之间进行PLCopen规范的OPCUA通信，选用不同的版本通信变量可以是10万个、1万个和5000个。
在此顺便指出，至少到目前为止，OPC UA并不适合于硬实时的M2M通信，而非常适合监控级或生产管理执行级的软实时B2M通信以及软实时的B2B通信。读者应该对此有清醒的了解。
图1-5 实现OPCUA通信的软件平台支持
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
