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内容大纲
OPC UA是在传统OPC技术取得很大成功之后的又一个突破,让数据采集、信息模型化以及工厂底层与企业层面之间的通信更加安全、可靠。OPC UA通信是跨平台的,具有更高的安全性和可靠性,满足了企业信息高度连通的需求。
本书由众多作者联合撰写,侧重于介绍现有的OPC UA解决方案、开发工具以及具体实现。本书概述了OPC UA基础理论,介绍如何操作已经建立好的OPC UA信息模型、OPC UA的应用程序架构和系统架构。最后,本书对OPC UA协议子集进行介绍,并对OPC UA与传统OPC的性能进行了对比。对于那些需要进一步查询OPC UA详情的读者,可参考本书末尾的参考文献。通过使用案例、经验教训以及最佳实践等内容,使读者了解这项前瞻性的技术。 -
作者介绍
米里亚姆·施莱彭(Miriam Schleipen)博士在2007年至2011年期间担任卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)研究助理,并于2012年以“制造执行系统(MES)的自适应性和语义互操作性”研究课题获得了博士学位。 自2005年以来,Miriam Schleipen博士一直在Fraunhofer IOSB研究所(前身为工程与生物信息处理(IITB)研究所)先后负责“工程与互操作性”“控制系统和工厂建模”领域的研究工作,并担任“工业40和互操作性”课题的首席研究员。她积极参与针对控制系统/制造执行系统(MES)/制造过程互操作性(工业40、AutomationML和OPC UA)方面的自动优化概念和方法的研究,并领导相关的工业研发项目。自2017年以来,她一直在西门子数字工业集团担任软件架构师。 -
目录
译者序
前言
作者简介
第1章 OPC UA——工业4.0基础
1.1 OPC UA与通信协议
1.2 导入OPC UA的步骤
1.3 这就是全部吗
1.4 差异化
1.5 展望
1.5.1 趋势:SoA
1.5.2 趋势:服务到服务
1.5.3 趋势:片上OPC UA
1.5.4 未来:基于TSN的OPC UA
第2章 OPC UA基础理论
2.1 应用架构
2.1.1 场景1:独立的内部OPC UA服务器
2.1.2 场景2:共享外部软件OPC UA服务器
2.1.3 场景3:共享中间件OPC UA服务器/外部网关
2.1.4 场景4:聚合软OPC UA服务器
2.1.5 场景5:不同网段聚合软OPC UA服务器
2.1.6 场景6:外网多重聚合软OPC UA服务器
2.1.7 场景7:外网聚合软OPC UA服务器
2.2 OPC UA行业伴随标准
2.3 OPC UA安全性最佳实践
2.3.1 IT安全基础理论
2.3.2 OPC UA的安全机制
2.3.3 最佳实践与已知挑战
2.4 OPC UA功能子集、一致性测试和认证
2.4.1 OPC UA功能子集
2.4.2 一致性测试工具
2.4.3 认证
2.4.4 当前进展、经验与认知
2.5 OPC UA信息模型及建模
2.5.1 节点类型
2.5.2 类型定义
2.5.3 引用类型
2.5.4 信息模型实例
2.6 OPC UA在生产线中的导入
2.6.1 制造企业的新机遇
2.6.2 企业边际条件定义
2.6.3 导入流程
第3章 OPC UA与产业升级
3.1 OPC UA对于控制层的意义及构想
3.1.1 实时性
3.1 12 PLCopen:控制层映射及功能块
3.1.3 OPC UA发布/订阅模式
3.1.4 行业信息模型
3.1.5 基于SoA-PLC的TwinCAT理念
3.1.6 控制器中OPC UA的现状与未来
3.2 西门子控制器中的OPC UA
3.2.1 西门子与OPC UA
3.2.2 OPC UA与PROFINET
3.2.3 SIMAIIC S7-1500控制器与OPC UA
3.2.4 S7-1500内置OPC UA的替代选项
3.3 OPC UA与现有设备升级
3.3.1 OPC UA全面实施的意义
3.3.2 方式1:快速大规模移植
3.3.3 方式2:渐进式移植并支持更多的现有协议
3.3.4 方式3:基于OPC UA网关实现系统移植
3.3.5 OPC UA与缺乏软件接口的设备
3.3.6 OPC UA在非工业领域中的应用
3.4 嵌入式系统中的OPC UA
3.4.1 嵌入式微处理系统的分类
3.4.2 嵌入式系统的限制
3.4.3 嵌入式系统中OPC UA协议栈的系统需求
3.4.4 嵌入式系统中OPC UA协议栈的实现策略
3.4.5 结构化编码
3.4.6 时间确定性与调度
3.4.7 通信接口的解耦
3.4.8 内存分配
3.4.9 应用程序与OPC UA解耦
3.4.10 消息处理
3.4.11 地址空间分配
3.4.12 方法调用与中断
第4章 开发指南
4.1 Unified Automation公司OPC UA开发环境
4.1.1 开源软件或商用软件
4.1.2 开发语言
4.1.3 操作系统
4.1.4 OPC UA功能选择
4.1.5 使用性
4.1.6 接口设计
4.1.7 可扩展性
4.1.8 性能与资源
4.1.9 现有设备的移植
4.1.10 测试工具与性能比较
4.2 Prosys OPC开发工具与库函数
4.2.1 Prosys OPC UA Java-SDK
4.2.2 基于Java-SDK的测试工具
4.2.3 Prosys OPC UA Historian工具
4.2.4 Prosys OPC UA Modbus服务器
4.3 基于0pen62541的OPC UA开源实现
4.3.1 开源软件的优势
4.3.2 开源软件的劣势
4.3.3 open62541开源项目的目标
第5章 OPC UA应用案例
5.1 Candy Hoover公司的案例分析
5.1.1 生产场景
5.1.2 品质控制场景
5.1.3 应用程序说明
5.1.4 OPC UA架构
5.1.5 OPC UA的使用和展望
5.2 福伊特公司——用户角度的OPC UA
5.2.1 引言
5.2.2 工业4.0项目的企业内部挑战
5.2.3 基于OPC UA的工厂互联
5.3 Festo控制器与OPC UA功能
5.3.1 目的和技术要求
5.3.2 固件升级
5.3.3 设备和能效数据收集
5.4 基于OPC UA与AutomationML的PLUGandWORK
5.4.1 PLUGandWORK和工业4
5.4.2 OPC UA与AutomatioNML
5.4.3 具体实现
5.5 服务工程化的敏捷管理
5.5.1 动机
5.5.2 技术现状
5.5.3 系统构架的立场和视角
5.5.4 SERVUS方法
“即插即用”技术时代已来临
基于时间敏感网络的OPC UA
缩略词
参考文献
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