OPC UA开发与认证测试 -...

OPC UA开发与认证测试

演讲人：公彦杰机械工业仪器仪表综合技术经济研究所中国OPC认证测试实验室

目录

机械工业仪器仪表综合技术经济研究所（ITEI）

OPC UA 开发

OPC UA认证测试


OPC UA

OPC UA

OPC UA

OPC UA我们开发什么呢？

OPC UA开发什么？01


西门子PLC S-1500、数控系统840D嵌入OPC Server

罗克韦尔基于OPC UA整合了他们从设备层、控制层到MES层以及云平台的各个层次

PLCopen组织与OPC UA技术结合

DCS/PLC/现场数据采集设备/智能

制造信息模型/互联互通互操作….

MES系统支持OPC UA接口

市场上已有的OPC UA产品示例02


OPC UA开发产品类型

OPC UA开发应用对象

各类服务器

客户端访问

SDK基础协议栈

网关/中间件等

03


OPC UA开发步骤

确定开发模式

实现相关功能

测试验证/认证

04


OPC UA开发模式

开发协议栈——完全独立开发基于OPC UA标准和规范进行OPC UA功能、应用、驱动等相关的程序代码开发，这种方式完全自主可控、但是时间、人力投入较大

基于SDK软件开发包的开发基于商用SDK进行各类应用、驱动等模块开发，难度有所降低，但需熟悉OPC UA规范且需购买SDK，开发周期大大缩短

基于通用模型的开发在商用SDK的集成上，基于标准化的方法和模型，构建通用模型的开发方式，难度大大降低，对OPC UA的知识要求更低（为了维护当然还需要学习OPC UA），开发周期在SDK的基础上进一步缩短

05


选择OPC UA功能

DA• 数据访问，嵌入式设备/装备大多数只支持DA功能

HDA• 历史数据访问，用的也较少，一般HMI/特殊情况下才可能支持该功能

A&E• 报警与事件，用的也较少，一般HMI/特殊情况下才可能支持该功能

根据开发对象选择OPC UA支持的功能集

06


OPC UA开发

OPC UA 服务器 Nano Embedded Device Server Profile Micro Embedded Device Server Profile Embedded UA Server Profile Standard UA Server Profile Global Discovery Server Profile Global Discovery and Certificate

Management Server

OPC UA 客户端 Standard UA Client Profile Global Certificate Management Client

OPC UA标准定义了设备行规（Profile）：必须支持的全功能（full-featured）

功

能

逐

步

增

加

根据不同的需求选择不同的类型

07


OPC UA开发内容

通信栈OPC UA通信栈需要实现OPC UA规范第6部分（映射）的要求。

功能集OPC UA功能集包括客户端功能集和服务器功能集，在语义上两者对应的服务种类是一致的，但是角色不同客户端功能集是利用服务访问数据，例如：节点属性操作服务，服务器是应答对应的读操作服务器功能集主要是根据构建的地址空间提供数据和服务，例如：节点属性操作服务，客户端执行的读请求

业务相关根据用户需求制定的OPC UA服务器：创建地址空间以及地址空间的管理；OPC UA客户端：确定读取服务器地址空间哪些数据，怎样读取数据等功能

SDK范围

开发内容

08


OPC UA SDK 一般会在OPC Foundation提供的通用协议栈之上开发；

需要根据OPC UA Server的运行环境，再集成相应的组件；

一个好的嵌入式OPC UA SDK，完整功能可以运行在bare metal或者Linux等OS中；

基于SDK开发09


基于SDK开发

序号考虑因素注意事项

1 SDK提供的形式库还是源码

2 SDK提供的功能基本功能如DA功能，有没有报警等功能

3 支持的平台有的只支持windows平台，不支持嵌入式平台

4 付费方式编译受限还是运行受限还是两者都限制

5 价格价格应与付费方式综合考虑

6 技术支持SDK提供的接口众多，功能复杂，特别是需要移植时

良好的技术支持可以缩短开发周期

7 升级与更新一般SDK供应商会提供一年的免费维护，要考虑后续

的升级维护费用，目前大多数SDK功能都在逐步升级中

8 是否通过认证注意SDK是否通过了一致性认证，符合哪一版本的标准

选择SDK注意事项

09


• 2015年智能制造专项《数字化车间集成与互联互通标准研究和验证平台建设》任务，研制了一个基础共性标准《智能制造装备集成信息模型第1部分：通用建模规则》

（信息模型+描述格式+通信驱动）

形成通用集成方案

基于通用模型的开发10


• 信息模型编辑器进行设备信息模型建模

• 信息模型加载器自动生成设备信息模型OPC UA 服务器



信息模型编辑器

信息模型加载器

信息模型OPC UA Server

极大地降低了OPC UA服务器开发难度、

成本与周期



信息模型编辑器

信息模型加载器

生成设备信息模型

导入输出的XML文件

通信驱动：获取数据

OPC UA服务器1

2

3

5

自动生成OPCUA服务器

4

云端/IT系统信息获取


目录


OPC UA 开发

OPC UA认证测试


在工业应用中，OPC UA以其独有的技术特点得到越来越多厂商的认可

越来越多的工业产品支持OPC UA接口

不同厂家的工业产品能否协调工作（互操作）？

认证必要性01


认证申请

搭建环境

执行测试

结果审查

通过认证/颁发证书

确定认证的产品制造商

制造商->OPC 国际

OPC国际->认证实验室

认证实验室

认证实验室->OPC 国际

OPC 国际->制造商

认证流程02


全球三家认证实验室美国、欧洲、中国（ITEI）

认证实验室代表OPC基金会实施官方认证

OPC认证测试实验室03


ITEI通过ISO9001质量管理体系；CNAS认证认可实验室



HARTModbus

PROFINET/PROFIBUS

BACnet Powerlink

KNX

ITEI的其他现场总线、工业以太网测试实验室



OPC UA 符合OPC UA统一架构规范

OPC 符合经典OPC DA 2.05和3.0版本规范

OPC UA服务器

OPC UA客户端

OPC UA服务器&客户端一体化产品

OPC服务器

OPC客户端

OPC 服务器&客户端一体化产品

04 认证测试产品


OPC/OPC UA服务器/客户端

一致性测试

互操作测试

健壮性测试

效率测试

可用性测试

采用用符合性测试工具（CTT/UACTT）测试和人工测试

经受通信失效和恢复测试

超过36小时连续运行测试

安装、卸载、帮助是否友好

经受5个参考客户端/服务器的考验

04 OPC/OPC UA测试项


认证费用按天收费，一般测试周期为3到7天

• 企业用户会员：￥ 6500元/天• 其他所有会员：￥13000元/天• 具体费用可以参见OPC中国网站：http://opcfoundation.cn/certification/overview-benefits/index.aspx• 客户预先交5天的费用，多退少补。

测试费用包括：收集数据、准备测试环境、执行测试、测试报告以及一次重复测试

05 认证测试费

http://opcfoundation.cn/certification/overview-benefits/index.aspx


06 认证申请

认证申请OPC UA认证申请向OPC基金会申请： http://opcfoundation.cn/certification/how-to-certify/index.aspx

认证申请除了基本信息之外，还需要依据行规填写产品需要测试哪些功能，这是非常关键的部分，这是认证实验室评估花费时间的基础

申请认证：尽管链接的是OPC中国的网站，但是最终申请信息必须向OPC国际网站申请

http://opcfoundation.cn/certification/how-to-certify/index.aspx


07• OPC UA标准定义了设备行规(Profile):必须支持的全功能的功能定义

• 设备行规Profile的定义是采用放在OPC国际的网站：

• https://opcfoundation-onlineapplications.org/ProfileReporting/

OPC UA设备行规

https://opcfoundation-onlineapplications.org/ProfileReporting/


07 OPC UA设备行规

•适合于资源受限的环境•地址空间模型、基本信息、发现服务、会话服务、属性服务、视图服务、协议和编码、信息安全

•会话数1个

NanoEmbedded

Device Server

•适合于资源受限的环境• Nano Embedded•订阅服务、监视服务•会话数2个

MicroEmbedded

Device Server

•内存大于50M，处理器强大•Micro Embedded•方法服务，安全增加Basic128Rsa15安全加密策略•会话数5个

EmbeddedDevice Server

机械工业仪器仪表综合技术经济研究所（ITEI）机械工业仪器仪表综合技术经济研究所


• Embedded •适合于资源较为丰富的基于PC的服务器• 属性写状态代码时间戳，发现服务/诊断功能的支持

• 会话数50个每个会话至少5个订阅每个订阅至少500个监视项

Standard UA Server

•资源较为丰富的环境•除了基本信息模型、读写服务、订阅监视等服务，还需要支持专门的Directory对象等功能，这个信息在标准12章节进行了定义

•会话数50个

Global Discovery Server Profile

•资源较为丰富的环境•GDS•认证管理的Pull和Push模型

Global Discovery and Certificate

Management Server


•支持对地址空间的发现、浏览、订阅、读写、方法的操作

• 属性写状态代码时间戳，发现服务/诊断功能的支持

• 会话数50个每个会话至少5个订阅每个订阅至少500个监视项

Standard UA Client Profile

•资源较为丰富的环境• GDS•认证管理的Pull和Push模型

Global Certificate Management

Client

•适合于不同需求的客户端种类也在制定中其他制定中…



工具名称作用备注

UA合规测试工具（UA CTT）

用于测试UA服务器和UA客户端的测试工具

OPC基金会企业用户会员可以免费下载

Classic合规测试工具（CTT）

用于测试OPC Classic服务器的测试工具


Classic客户端分析器用于测试OPC Classic数据访问客户端的测试工具。


测试工具

08 测试工具

https://opcfoundation.org/developer-tools/certification-test-tools/ua-compliance-test-tool-uactt/

https://opcfoundation.org/developer-tools/certification-test-tools/opc-classic-compliance-test-tool-ctt/

https://opcfoundation.org/developer-tools/certification-test-tools/opc-classic-client-analyzer/


证书有效期认证周期有三年

如超有效期并且被测产品、测试工具、测试用例没有变化的话，则认证仍有效，无需重新认证

证书过期过截止日期后，产品将失去其被认证状态

认证状态过期的产品将被OPC基金会网站列为未经认证产品

认证状态过期的产品将会被禁止使用官方的认证商标

重新认证产品主版本进行了修改需要重新认证，非主版本修改不需要重新认证

哪些版本修改会引起无法通过测试由制造商的诚实决定

如果版本进行了修改对其认证有影响而不重新认证，OPC基金会一旦知晓有权吊销其认证并将其从认证产品中移除

09 证书有效期


认证产品可以是基于Linux或Windows的软件，也可以是如网关之类的硬件产品

如果一个框架使用了一个插件（plugin）在认证时需要对插件进行认证测试。基金会认证产品列表中只包含插件，而不包含框架

如果一个基于SDK开发的OPC UA产品，即使使用的SDK通过了认证，其产品也需要重新认证

10 特别说明


• ITEI：OPC产品认证测试实验室• 单位：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所• 地址：北京市广安门外大街甲397号• 电话： 010-63492906 010-6340335 • 联系人：赵艳领公彦杰韩丹涛• 邮箱：[email protected] [email protected]

[email protected]

机械工业仪器仪表综合技术经济研究所地址：北京市西城区广安门外大街甲397号电话：010-63261819 传真：010-63262677网址：http://www.itei.cn

谢谢！

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