2019-08-22

       伙伴规范和扩展信息模型----信息模型表述由节点构成的网络以及这些节点的关系。而节点可以用来表达具有不同特性的复杂对象，譬如设备、机械装置、成套装置。在OPC UA中对象可以容纳变量、类函数和事件。OPC UA信息模型可以表述任意的分层检索，此外，还可表述类型和节点的实例。对节点加以标准化时可带有类型，这样就能够进行信息存取，而与特定节点的实例无关。例如一种注塑机的类型包括注塑机所有的通用变量、类函数和事件。类型和类型的实例都是信息模型的一部分。由此OPC UA的应用程序就具有了在无需事先知晓的情况下理解复杂节点的能力。如果由两个厂商制造了同一类型的机械设备，这两种实现代表了两种实例。统一的信息存取通过两个厂家的同一类型完成。没有必要对特定厂家的信息进行存取。这就允许应用程序的开发可以独立进行，而无需顾及设备、机械和系统。例如一台注塑机可以用包括一个类函数“启动任务”、一个变量“当前的功耗”和事件“温度已达到”等信息来描述。

图3：OPC UA按逻辑分层

图3将图1所示的OPC UA工具箱的要素映射到OPC UA规范的逻辑分层。通过信息存取使得信息模型可被使用。而OPC UA的应用程序可按通信要求让信息模型作为服务器或发布端，以及用作客户端或订阅端。传输层描述信息存取层的技术关系，发现层则描述将OPC UA服务器列表的可能性。一般在诸如现场设备、控制器、台式计算机或IT服务器等设备中，采用OPC UA服务器作为信息的发送源。在图3中列出三种OPC UA的信息模型：设备的信息模型、伙伴规范和扩展信息模型。设备的信息模型及其集成（即设备集成）构成伙伴规范和扩展信息模型的基础。它包括设备模型（性能和功能性）、通信模型（通信的拓扑结构）和集成模型（设备集成的规则）。表1列出有关工业自动化方面的若干伙伴规范。

表1：OPC UA的工业自动化伙伴协议概貌

在一个企业中，基于OPC UA的工业4.0的通信可以分成四个阶段逐步实现（见图4）：

图4：中小企业采用OPC UA升级的四个阶段

第一阶段  基于OPC UA的工业4.0的通信其基本前提是网络运行要建立在互联网协议（Internet Protocol，IP）的基础上。如果已经有了这个基于IP的网络，那么OPC UA就可作为来自不同制造厂生产的机械的信息存取的统一接口。在第一阶段中机械的相关参数或系统监控参数可用手动的方法集成到状态监控系统中。相比采用多种不同的通信解决方案，这一方法已经显现出其优越性。

第二阶段  通过采用标准化的信息模型（即所谓OPC UA的伙伴规范）可以取得用例（use case）的即插即用。由不同供应商制造的机械和成套设备，其核心的功能性都在细分行业制定的伙伴规范中予以同等的模型化，调用这些被模型化的功能就能够对这些机械完成统一的集成和使用。越来越多的操作人员要求这种可互操作性，例如来自塑料机械和橡胶机械行业和来自通过RFID自动识别的细分行业。在德国，一些零部件制造商、机械和成套设备制造厂商已经开始迈向工业4.0的通信。第一个成果是伙伴规范EUROMAP77，规范定义了塑料机械和橡胶机械的统一信息模型。该规范可以用来支持和帮助较小规模的公司理解信息模型所带来的好处。同时也为其它行业开发伙伴规范提供了一个合适的范例。

第三阶段   运用扩展的信息模型将所在企业独特的诀窍和需要保密的非标准功能性容纳在其中，为体现企业知识产权在性能和效益方面的优越提供方便。企业这方面的专有技术（例如机械装备的优化功能）将受到OPC UA基于规则的授权的精确保护。      

第四阶段  资产管理壳AAS是作为工业4.0资产的基本单元及其虚拟表达。各个资产管理壳通过工业4.0的通信彼此进行相互作用。可以在OPC UA以及伙伴规范和扩展信息模型的基础上实现AAS，这就是工业4.0通信的升级迁移的第四阶段。AAS的核心概念以资产的性能为中心，这些性能可被理解为标准的词汇，利用这些性能不仅可以把信息模型（伙伴规范）中特定细分行业的关系予以标准化，还可涉及用在信息模型和工业4.0基本单元中的单独的术语。按照国际注册数据识别码（IRDI）规定的识别码对性能进行识别，因而使性能与不同的语言和细分行业的专用名称无关，不会因为语言和名称的差异而产生混淆。AAS运用IEC 61360国际标准对性能加以标准化。

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