OPC UA

OPC UA ali OLE for Process Control Unified Architecture je odprtokodni standard za komunikacijo v industrijski avtomatizaciji

OPC UA je namenjen povezovanju višje nivojskih programskih sistemov in strojne opremo na nižjih nivojih. Med višje nivojske sisteme uvrščamo operaterske zaslone (HMI), nadzorne sisteme (SCADA) ali sisteme za upravljanje in planiranje proizvodnje (MES, ERP). Nižje nivojski sistemi so krmilniki (PLC) in porazdeljeni sistemi (DSC). Bazira na TPC/IP protokolu in združuje tehnologiji OLE (Object Linking and Embeddeing) in DCOM (Distributed Component Object Model).

Združljivost in razširljivost

OPC UA predstavlja nadgradnjo tehnologije OPC in je nastal zaradi potrebe po združljivosti ter razširljivosti pri različnih projektih in aplikacijah. OPC UA za razliko od OPC ne temelji na Microsoftovi tehnologiji OLE ter DCOM in je tako razširljiv na druge platforme, kot so OS X, Linux (JAVA) in Android. OPC UA je varen in zanesljiv standard, ki specificira izmenjavo industrijskih komunikacij, tako med stroji samimi (M2M), kot tudi med stroji in IT in OT (Operational Technology) sistemom.

Temelji na konceptu odjemalec – strežnik (Client/Server), kjer je strežnik aplikacija, ki svoje podatke nudi drugim aplikacijam, odjemalec pa je aplikacija, ki zahteva oz. pridobiva podatke. Razvijalci v praksi stremijo k temu, da so aplikacije odjemalci in strežniki hkrati.

Neodvisna arhitektura OPC UA

OLE for Process Control Unified Architecture temelji na storitveno orientirani arhitekturi, zasnovani na omrežnih slojih. Vse osnovne storitve so zasnovane abstraktno in neodvisno od protokola.

Tako zagotavljajo osnovo za Unified Architecture (UA) funkcionalnost pri standardu OPC. Osnovni komponenti funkcionalnosti UA predstavljata transportni mehanizem in arhitektura standarda.

Transportni sloj

Transportni sloj serializira ali deserializira podatke. Prestrukturira jih v obliko, ki je ustrezna za prenos ali shrambo ter jih prenaša po omrežju.

Ta sloj definirajo protokoli, ki temeljito na TCP/IP. Prvi sloj je optimiziran binaren TCP protokol UA binary, drugi sloj pa zasnovan kot spletna storitev XML-SOAP. Obstaja še hibrid zgoraj omenjenih dveh, ki se imenuje UA-Binary via HTTPS.

Storitveni sloj

Storitveno orientirana arhitektura predstavlja podatkovni model.

Slednji ni hierarhičen, temveč porazdeljen sistem storitev v mreži, ki temelji na vozliščih. Storitev avtonomno opravlja operacije, ki jih lahko uporabite tudi izven konteksta aplikacije. Tako lahko odjemalec dostopa do diagnostičnih in metapodatkov, četudi ne pozna celotnega podatkovnega modela. Model torej predstavlja osnovne gradnike za nove aplikacije.

Vozlišče

Vozlišče predstavlja nek objekt, poznan kot osnovni gradnik v objektno orientiranem programiranju. Objekt sestavljajo različne lastnosti oz. atributi.

Med slednje sodijo Data Access (DA), Historical Data Acess (HDA). Lastnosti lahko beremo, na njih kličemo metode ter sprožamo razne dogodke. Med te sodijo Alarm and Events (AE), DataChange (DA). Slednji Vam bodo prišli prav pri izmenjavi informacij med napravami.

Nad transportnim slojem sta sejna plast in plast za vzpostavitev varne komunikacije med strežnikom in odjemalcem. Nad slednjim pa še SSL, HTTP ali HTTPS. Varnost temelji na certifikatu X.509, ki preverja odjemalca, da se ta ne more vriniti ali spremeniti. UA temelji na TCP/IP in sledi ISO OSI modelu. Posamezne sloje modela tako definirajo specifikacije, ki jih razdelimo na lastnosti jedra, načina dostopa ter orodja.

Na sliki si lahko ogledate prikaz komunikacije, ki jo lahko vzpostavite s RFID moduli Turck TBEN L.

Primer uporabe OPC UA in RFID modulov

Z RFID moduli ste lahko do sedaj enostavno vzpostavili povezavo vmesnika tako s krmilniki, kot tudi s sistemi. Sedaj pa lahko s kombinacijo RFID modulov in OPC UA serverja proces povežete tudi v oblačne storitve, neodvisne od platforme, …