OPC UA Pub/Sub模式介绍，更适合工业4.0的连接方式

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发布者/订阅者模型

Pub/Sub模型与客户端/服务器模型完全不同，但在OPC UA中，两者有相似之处。

在Pub/Sub模型中，我们有一个Publisher（发布者）组件，它可以定义为包含变量或事件类型的数据集。发布者将发布DataSetMessages（数据设置管理）信息，其中分别包含数据变化或事件的内容。因此传输的数据类似于客户端/服务器订阅。但它的排列方式有点不同。

消息被发布到网络中，订阅者可以在网络中收听消息并过滤所需内容。因此，与客户端/服务器模型中的订阅相反，是由发送方在数据集中定义将发送什么，而不是接收方。否则，DatasetMessages中的数据基本上与NotificationMessages中的数据相同(尽管格式不同)。

该模型可扩展，因为理论上可以有任意数量的发布者和任意数量的订阅者。它们都通过同一网络连接，但不是彼此连接，这是对客户端/服务器模型的主要改进。

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Pub/Sub模型的网络类型

OPC UA为Pub/Sub定义了两种不同的网络类型。

1.本地网络——可以使用UDP广播(或在某些情况下单播)或以太网APL。消息是OPC UA规范中定义的优化二进制UADP。因此，只有OPC UA订阅者可以解释消息。

2.消息队列代理——实际上可以是MQTT或AMQP代理。在这种情况下，消息通常是JSON消息，可以使用UADP来提高性能。OPC基金会为信息定义了一个标准的内容结构，但基本上任何JSON订阅者都可以解释和理解它们。

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Pub/Sub模型的优缺点

Pub/Sub模型解决了网络可伸缩性的问题，因此像MQTT这种协议已经在许多(非OPC UA)应用程序中非常流行，在这些应用程序中，您需要连接数千个数据提供者，例如连接到中央监控的小型传感器或远程表。因此OPC UA为消息内容添加了一些标准化格式，以及将OPC UA数据映射到消息内容的标准方法。

另一方面，OPC UA使用Pub/Sub模型在本地网络中实现非常快速的通信，一旦网络通过以太网TSN和APL技术变得确定和快速，我们可以预见通过OPC UA Pub/Sub进行实时通信的可能性。这就是OPC UA现场级通信(FLC)计划的全部内容，以及新的现场交换(FX)规范可以提供的内容。

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Pub/Sub场景

世界正缓慢地从基于自动化金字塔的工业3.0转向工业4.0，在工业4.0中，工厂中的所有组件都连接到生产网络。客户端/服务器模型非常适合以前的工厂，在那里的智能组件的数量很少，连接也很少。在新的工业4.0中，当共享网络生产和消费信息的组件数量增加时，连接问题可能会爆发，Pub/Sub模式应该更适合这样的新环境。

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实际在大多数情况下，Pub/Sub可以与客户端/服务器模型结合。这允许网络构建人员将发布服务器添加到服务器，将订阅服务器添加到客户端或任何其他组合。

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结论

因此，我们仍然需要OPC UA客户端/服务器模型，以便能够在典型的SCADA场景中“同步”通信。我们介绍了Pub/Sub模型，并通过它实现了更好的可伸缩性的网络，并且提高了通信性能，这使其成为实时通信的优质备选方案。我们预测Pub/Sub模型在OPC UA现场级通信(FLC)计划和新的现场交换(FX)标准中也发挥着重要作用。