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米里亞姆·施萊彭（Miriam Schleipen）博士在2007年至2011年期間擔(dān)任卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）研究助理，并于2012年以 “制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的自適應(yīng)性和語義互操作性”研究課題獲得了博士學(xué)位。

自2005年以來，Miriam Schleipen博士一直在Fraunhofer IOSB研究所（前身為工程與生物信息處理（IITB）研究所）先后負(fù)責(zé)“工程與互操作性”“控制系統(tǒng)和工廠建?！鳖I(lǐng)域的研究工作，并擔(dān)任“工業(yè)40和互操作性”課題的首席研究員。她積極參與針對控制系統(tǒng)/制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）/制造過程互操作性（工業(yè)40、AutomationML和OPC UA）方面的自動優(yōu)化概念和方法的研究，并領(lǐng)導(dǎo)相關(guān)的工業(yè)研發(fā)項(xiàng)目。自2017年以來，她一直在西門子數(shù)字工業(yè)集團(tuán)擔(dān)任軟件架構(gòu)師。

Miriam Schleipen博士是德國和國際（標(biāo)準(zhǔn)化）委員會的活躍成員，并被公認(rèn)為該領(lǐng)域內(nèi)的工業(yè)40專家，擁有80多篇公開發(fā)表的論文和專著，并多次參加相關(guān)展會的演講和研討。

目錄

譯者序
前言
作者簡介
第1章　OPC UA—工業(yè)40基礎(chǔ) 1
11　OPC UA與通信協(xié)議 2
12　導(dǎo)入OPC UA的步驟 3
13　這就是全部嗎 3
14　差異化 4
15　展望 5
151　趨勢：SoA 5
152　趨勢：服務(wù)到服務(wù) 5
153　趨勢：片上OPC UA 5
154　未來：基于TSN的OPC UA 6
第2章　OPC UA基礎(chǔ)理論 7
21　應(yīng)用架構(gòu) 8
211　場景1：獨(dú)立的內(nèi)部OPC UA服務(wù)器 10
212　場景2：共享外部軟件OPC UA服務(wù)器 11
213　場景3：共享中間件OPC UA服務(wù)器/外部網(wǎng)關(guān) 12
214　場景4：聚合軟OPC UA服務(wù)器 12
215　場景5：不同網(wǎng)段聚合軟OPC UA服務(wù)器 14
216　場景6：外網(wǎng)多重聚合軟OPC UA服務(wù)器 14
217　場景7：外網(wǎng)聚合軟OPC UA服務(wù)器 15
22　OPC UA 行業(yè)伴隨標(biāo)準(zhǔn) 16
23　OPC UA安全性最佳實(shí)踐 20
231　IT安全基礎(chǔ)理論 20
232　OPC UA的安全機(jī)制 21
233　最佳實(shí)踐與已知挑戰(zhàn) 23
24　OPC UA功能子集、一致性測試和認(rèn)證 26
241　OPC UA功能子集 26
242　一致性測試工具 31
243　認(rèn)證 33
244　當(dāng)前進(jìn)展、經(jīng)驗(yàn)與認(rèn)知 34
25　OPC UA信息模型及建模 39
251　節(jié)點(diǎn)類型 41
252　類型定義 43
253　引用類型 43
254　信息模型實(shí)例 44
26　OPC UA在生產(chǎn)線中的導(dǎo)入 48
261　制造企業(yè)的新機(jī)遇 48
262　企業(yè)邊際條件定義 49
263　導(dǎo)入流程 52
第3章　OPC UA與產(chǎn)業(yè)升級 56
31　OPC UA對于控制層的意義及構(gòu)想 57
311　實(shí)時(shí)性 58
312　PLCopen：控制層映射及功能塊 59
313　OPC UA發(fā)布/訂閱模式 61
314　行業(yè)信息模型 62
315　基于SoA-PLC的TwinCAT理念 63
316　控制器中OPC UA的現(xiàn)狀與未來 65
32　西門子控制器中的OPC UA 66
321　西門子與OPC UA 66
322　OPC UA與PROFINET 67
323　SIMATIC S7-1500控制器與OPC UA 67
324　S7-1500內(nèi)置OPC UA的替代選項(xiàng) 73
33　OPC UA與現(xiàn)有設(shè)備升級 75
331　OPC UA全面實(shí)施的意義 76
332　方式1：快速大規(guī)模移植 76
333　方式2：漸進(jìn)式移植并支持更多的現(xiàn)有協(xié)議 77
334　方式3：基于OPC UA網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)移植 78
335　OPC UA與缺乏軟件接口的設(shè)備 80
336　OPC UA在非工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用 81
34　嵌入式系統(tǒng)中的OPC UA 83
341　嵌入式微處理系統(tǒng)的分類 85
342　嵌入式系統(tǒng)的限制 87
343　嵌入式系統(tǒng)中OPC UA協(xié)議棧的系統(tǒng)需求 89
344　嵌入式系統(tǒng)中OPC UA協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)策略 91
345　結(jié)構(gòu)化編碼 92
346　時(shí)間確定性與調(diào)度 92
347　通信接口的解耦 93
348　內(nèi)存分配 94
349　應(yīng)用程序與OPC UA解耦 95
3410　消息處理 95
3411　地址空間分配 97
3412　方法調(diào)用與中斷 99
第4章　開發(fā)指南 101
41　Unified Automation公司OPC UA開發(fā)環(huán)境 102
411　開源軟件或商用軟件 102
412　開發(fā)語言 103
413　操作系統(tǒng) 104
414　OPC UA功能選擇 104
415　使用性 106
416　接口設(shè)計(jì) 106
417　可擴(kuò)展性 108
418　性能與資源 109
419　現(xiàn)有設(shè)備的移植 109
4110　測試工具與性能比較 110
42　Prosys OPC開發(fā)工具與庫函數(shù) 111
421　Prosys OPC UA Java-SDK 112
422　基于Java-SDK的測試工具 120
423　Prosys OPC UA Historian工具 122
424　Prosys OPC UA Modbus服務(wù)器 124
43　基于open62541的OPC UA開源實(shí)現(xiàn) 128
431　開源軟件的優(yōu)勢 128
432　開源軟件的劣勢 130
433　open62541開源項(xiàng)目的目標(biāo) 131
第5章　OPC UA應(yīng)用案例 133
51　Candy Hoover公司的案例分析 134
511　生產(chǎn)場景 135
512　品質(zhì)控制場景 137
513　應(yīng)用程序說明 138
514　OPC UA架構(gòu) 140
515　OPC UA的使用和展望 141
52　福伊特公司—用戶角度的OPC UA 142
521　引言 142
522　工業(yè)40項(xiàng)目的企業(yè)內(nèi)部挑戰(zhàn) 143
523　基于OPC UA的工廠互聯(lián) 146
53　Festo控制器與OPC UA功能 152
531　目的和技術(shù)要求 152
532　固件升級 153
533　設(shè)備和能效數(shù)據(jù)收集 158
54　基于OPC UA與AutomationML 的PLUGandWORK 160
541　PLUGandWORK 和工業(yè)40 160
542　OPC UA 與AutomationML 161
543　具體實(shí)現(xiàn) 163
55　服務(wù)工程化的敏捷管理 165
551　動機(jī) 165
552　技術(shù)現(xiàn)狀 166
553　系統(tǒng)構(gòu)架的立場和視角 167
554　SERVUS方法 170
“即插即用”技術(shù)時(shí)代已來臨 177
基于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的OPC UA 183
縮略詞 189
參考文獻(xiàn) 192

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前言/序言

OPC UA技術(shù)為終端用戶提供了多種可能性，但這些可能性對于該領(lǐng)域的初學(xué)者并不總是一目了然。用戶在首次接觸OPC UA時(shí)，往往會被眾多的關(guān)鍵字所迷惑，從而無法確定OPC UA的哪一部分與具體應(yīng)用緊密相關(guān)。OPC UA技術(shù)的復(fù)雜性以及廣闊的覆蓋領(lǐng)域?qū)τ谟脩舳约仁歉Ｒ?，同時(shí)也可能成為詛咒。一方面，OPC UA標(biāo)準(zhǔn)、示例程序以及眾多的文獻(xiàn)呈現(xiàn)了所有的技術(shù)細(xì)節(jié)。另一方面，恰恰是這些海量的信息對于普通的終端用戶反而構(gòu)成了巨大的挑戰(zhàn)，他們往往無法得知該從何處入手。深入理解OPC UA技術(shù)并不是一件容易的工作，此時(shí)用戶常常求助于外部專業(yè)咨詢?nèi)藛T或者培訓(xùn)機(jī)構(gòu)。
自2006年以來，編者做過多個(gè)不同的OPC UA項(xiàng)目，從Beta版的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制訂到如今豐富的產(chǎn)品與技術(shù)實(shí)現(xiàn)，從中不斷地接觸到了這項(xiàng)強(qiáng)大技術(shù)的各種新細(xì)節(jié)。然而，伴隨著新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用場景，仍然需要不斷及時(shí)更新這些知識。在Fraunhofer IOSB研究所工作期間，我們幫助眾多的用戶切換到使用OPC UA技術(shù)，從而更深刻地理解了成功應(yīng)用該技術(shù)的一些關(guān)鍵因素。例如技術(shù)實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)往往并不是決定性的因素，更重要的是對市場概況的初步了解，比如當(dāng)前有哪些供應(yīng)商、開發(fā)工具和技術(shù)支持，以及其他用戶的實(shí)現(xiàn)策略等。