前言
根據《自動化世界》，未來的生產將由車間之間的互操作性和協作來定義。這還包括數據交換，以確保數據驅動的工廠性能優化，從而最大化製造過程。有了適當的技術解決方案——工業雲，傳感器，嵌入式設備和控制器等——可以實現工業環境中的最佳自動化。同樣，重要的是要記住實現是關鍵。這是經驗豐富的IT系統集成商和實施標準和規範發揮作用的地方。
OPC基金會成立的主要原因是需要標準化和確定路線圖以確保互操作性。OPC提供的標準和法規集中於幫助企業跨單個或多個設施集成統一的體系結構路線圖。OPC統一架構（UA）是實現最佳互聯性和增強協作的OPC基金會解決方案的一個示例。
OPC UA是與供應商無關的面向服務的體系結構，它確保了平臺獨立性、安全性和接收業務洞察的全面信息建模。當實施其一系列規範時，OPC UA可以跨多個設備，傳統設備，操作系統，電子硬件等提供無縫的數據流，而無需擔心供應商的兼容性。這符合基金會在車間之間提供安全的開放平臺通信的目標。因此，在2018年，OPC基金會發布了一套新的標準，這些標準將加快OPC UA在最深層製造設施中的採用。
本文將討論：
OPC發佈-訂閱（PubSub）規範。
規範對工廠所有者的意義及其重要性。
如何實現OPC PubSub並在各個車間推動OPC UA集成。
介紹OPC UA Pub/Sub
發佈-訂閱標準是OPC UA規範的第14 部分。它旨在擴展OPC UA可以被採用以解決和加深自動化的情況。根據OPC基金會的說法，Pub/Sub通過兩種重要方式實現了OPC UA的集成。第一種是在車間的最深層，那裏的電子硬件要求本地網絡上的低功耗和低延遲通信。第二個應用程序是將OPC UA集成到可伸縮的基於雲的應用程序中。
至於將OPC UA集成到車間的最深層，可以將使用2KB SRAM的微型8位控制器集成到嵌入式設備中。這確保了高性能數據交換和通信網絡得以保留。它還創建了一條將OPC UA集成到一對多，一對一和多對多配置的途徑。這可以在高度可擴展的基於雲的體系結構中完成，其中需要發送和接收數據以增強性能。
Pub/Sub的另一個重要方面是，它可以直接在Internet或雲上使用OPC UA。這是通過使用流行的數據傳輸消息中間件（例如消息隊列遙測傳輸（MQTT）和高級消息隊列協議（AMQP））來完成的。如果OPC UA成功實施，它將促進第三方設備與應用程序之間的互操作性和數據共享。
OPC UA Pub/Sub的實際應用及其重要性
僅當應用Pub/Sub規範時，才能理解它的重要性，並且可以爲系統集成商和工業生態帶來直接的好處。儘管Pub/Sub仍處於早期階段，其應用案例研究有限，但仍可以推斷其重要。Pub/Sub重要性的一個例子是其提供實時保證的能力。當實時數據傳輸確定統一的自動化框架如何運行時，這一點尤其重要。
自動化環境由不同流量類別的傳輸隊列驅動，每個類別均由指定的傳輸門控制，該傳輸門以週期觸發。每個傳輸隊列的時隙也是時間同步的。這意味着，只要數據包在指定的時間範圍內未完成其傳輸，就會將其推遲到下一個週期，從而阻礙了實時通信。
OPC UA Pub/Sub旨在消除這一挑戰。它通過確保服務器將數據發送或發佈到網絡或中間件來做到這一點，並且每個客戶端都可以在每個時間週期內接收或訂閱此數據。無論配置了什麼同步週期，都可以發佈和訂閱數據，從而確保了實時自動化。實際上，可以通過實施OPC UA Pub/Sub來消除製造工廠中時間緊迫的應用程序中的停機時間。該實施將確保更深層次的應用，例如同步傳送帶的運動。集成了傳送帶的中間件將接收實時信息並繼續運行，即使錯過了已配置的時間表。
Pub/Sub還可以作爲OPC UA實現面臨的許多侷限性的解決方案。一個示例是消除與OPC UA關聯的一客戶端對一服務器（一對一）功能。Pub/Sub確保一對多或多對多配置是可能的。這使OPC UA與IoT和IIoT應用程序兼容。通過實現Pub/Sub，發佈到面向消息的中間件的數據可以被多個客戶端或訂閱者訪問。然後，訂戶可以訪問特定類型的數據，而不必知道存在什麼類型的發佈者。實現這一目標還將加快IIoT在製造業中的集成。
OPC UA Pub/Sub還支持多個控制器之間以及控制器與人機界面（HMI）之間的點對點通信。它還保證了OPC UA服務器和雲之間的實時通信和異步工作流。在安全性方面，Pub/Sub規範集成了SHA-256算法，以確保在本地或通過雲交換數據時的隱私性和安全性。
最後，OPC UA Pub/Sub提供了對時間敏感網絡（TSN）技術，以驅動行業中對時間要求嚴格的應用程序。根據我們在EXOR International的瞭解，OPC UA PubSub的集成在容納TSN的同時，加快了週期時間，該時間不到2毫秒，抖動爲100納秒。這確保設備可以處理時間要求嚴格的應用程序而不會遇到瓶頸。
結論
Pub/Sub是確保工業自動化程序無縫運行的OPC標準發展的下一步。它的實施可以確保在當今的車間中增加OPC UA的採用。它還在製造業中的IoT和IIoT應用程序和設備的集成中扮演重要角色。（更多文章可以關注我們的公衆號：IIOT-Hongke）