Mitä OPC UA tarkoittaa?
Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA) on ympäristöstä riippumaton tiedonsiirtostandardi, jonka OPC Foundation julkaisi vuonna 2008. Standardi on osa kansainvälistä IEC 62541 -standardia, ja automaatioalan laitteisto- ja ohjelmistotoimittajat tukevat sitä maailmanlaajuisesti.
OPC UA ei kuvaa ainoastaan tiedonsiirtoprotokollaa vaan myös siirrettävän tiedon semantiikkaa. Näin voidaan standardoida pääsy kaikkiin järjestelmiin teollisuusympäristössä ja valmistajasta riippumaton tiedonsiirto koneiden välillä.
OPC UA FX: Yhtenäinen tiedonsiirto kentältä pilveen asti
OPC UA FX (Field eXchange)
OPC UA FX on OPC UA:n määrittely, jota kehitetään Field Level Communications Initiative -aloitteen avulla. Tarkoituksena on, että tähän asti vain ylemmillä tiedonsiirtotasoilla käytettyä standardia voidaan käyttää myös kenttätasolla asti. Näin prosessi- ja konfiguraatiotietoja voidaan vaihtaa automaatiokomponenttien välillä kenttätasolla valmistajasta riippumatta.
OPC UA FX täydentää tätä varten nykyistä protokollaa tehdas- ja prosessiautomaation käyttöprofiileilla (esim. I/O, Safety tai Motion). Lisäksi määritetään standardoidut laitemallit, jotta verkon laitteet voidaan konfiguroida ja niiden diagnostiikka suorittaa yhtenäisesti. Lisäksi kuvataan vaadittavat vaatimustenmukaisuustestit korkean yhteensopivuuden varmistamiseksi. Tämä tarkoittaa, että tulevaisuudessa kattava kenttälaitteiden liitäntä pilveen on mahdollista ja sen kautta jatkuva yhteys IT:hen ja OT:hen.
OPC UA:n tärkeimmät ominaisuudet
Tiedonsiirtomekanismit
OPC UA:ta kehitettiin pitkään asiakas-palvelinteknologiana. Tätä lähtökohtaa voidaan kuitenkin pitää rajallisena erityisesti pilviskenaarioissa. Siksi OPC UA laajennettiin vuonna 2018 OPC UA PubSub -määrittelyn kautta yhteydettömäksi tiedonsiirroksi. Asiakas-palvelin ja PubSub käyttävät saman nimitilan tietoja. Molempia voidaan käyttää samanaikaisesti sekä yhdessä verkossa että yhdessä laitteessa.
Asiakas-palvelin-tiedonsiirrossa asiakas pyytää tietoja (request) ja vastaanottaa vastauksen palvelimelta (response).
OPC UA asiakas-palvelin-tiedonsiirrolla
OPC UA asiakas-palvelin-tiedonsiirrolla on levinnyt laajalti automaatioon. Käytettäessä tätä tiedonsiirtomekanismia jokainen OPC UA -asiakas saa pisteestä pisteeseen -tiedonsiirron kautta pääsyn OPC UA -palvelimien tietoihin OPC UA -palvelin muodostaa siten OPC-tiedonsiirron perustan, sillä se käsittelee asiakkaan pyynnöt ja sen jälkeen välittää vastauksen takaisin. OPC-asiakas on näin OPC-palvelimen looginen vastakappale, joka muodostaa tiedonsiirtoistunnon. Asiakas-palvelin-tiedonsiirrossa rajat voivat kuitenkin tulla vastaan, jos verkossa on useita laitteita.
PubSub-tiedonsiirrossa palvelin lähettää tietoja verkkoon (publish). Jokainen asiakas voi vastaanottaa näitä tietoja (subscribe).
OPC UA:n PubSub-tiedonsiirto
Käytettäessä OPC UA:n PubSub-mallia tiedonsiirto tapahtuu yhteydettömästi ja vahvistamatta. PubSub on lyhenne sanoista publish ja subscribe, sillä palvelin voi lähettää tietoja verkkoon (publish), jotta jokainen asiakas voi vastaanottaa (subscribe) kyseisiä tietoja. Tietojen salaaminen ja salauksen purkaminen edellyttää sitä, että molemmilla tiedonsiirtokumppaneilla on samat suojaustunnukset. Joko yksi julkaisija lähettää tietoja useiden verkon tilaajien käyttöön tai useat julkaisijat lähettävät tietoja yhdelle tilaajalle. OPC UA PubSub sopii siten hyvin suoraan IoT-tiedonsiirtoon tai nopeisiin jaksottaisiin prosesseihin kenttätasolla.
OPC UA PubSub ja TSN mahdollistavat reaaliaikaisen tiedonsiirron ohjaus- ja laitetasolla.
OPC UA ja TSN
OPC UA PubSub mahdollistaa yhdessä TSN:n (Time-Sensitive Networking) kanssa tietojen siirtämisen reaaliaikaisesti ja yhdenmukaisesti ohjaus- ja laitetasolla. OPC UA PubSub täyttää aikakriittisten sovellusten synkronisuudelle, determinismille ja konvergenssille asettamat vaatimukset. Tietojen aikasynkronoinnin ja priorisoinnin avulla varmistetaan se, että IT- ja OT-tiedonsiirto eivät vaikuta toisiinsa TSN-verkoissa.
OPC UA sisältää keskeiset mekanismit arkkitehtuurin turvalliseen käyttöön.
OPC UA ja kyberturvallisuus
OPC UA on integroinut lukuisia kyberturvallisuusmekanismeja keskeisenä osana verkottamista. Erityinen suojaustaso määrittää palveluiden ja laitteiden todennuksen sekä tietojen salauksen, allekirjoituksen ja todennuksen tunnusten, varmenteiden tai käyttäjätunnuksen ja salasanan kautta. Rooleja ja tarvittavia suojaustunnuksia voidaan hallita keskitetysti, ja ne voidaan jakaa standardoidusti.
Panostuksemme OPC Foundationissa Tulevaisuuden standardi
Edistääkseen yhtenäisen ja valmistajasta riippumattoman tiedonsiirtostandardin luontia Phoenix Contact tukee muiden yritysten kanssa OPC Foundationia sen pyrkimyksissä standardoida OPC UA kenttätasolle asti. Phoenix Contact työskentelee aktiivisesti tämän aloitteen parissa OPC Foundationin eri työryhmissä, jotta OT-järjestelmien kaikki laitteet voidaan tulevaisuudessa standardoida antureista ja toimilaitteista ohjauksiin asti.
Muut uudet tiedonsiirtotekniikat Yhtenäinen tiedonsiirto kentälle asti
Tällä hetkellä useissa toimikunnissa ja standardointihankkeissa kehitetään uusia tiedonsiirtostandardeja, kuten OPC UA-, TSN-, SPE- ja 5G-standardeja. Näitä uusia teknologioita ei kuitenkaan tule nähdä toisistaan riippumattomina, vaan ne yhdessä muodostavat tulevaisuuden tiedonsiirron.
Phoenix Contactilla on teknologiajohtajana yli 30 vuoden kokemus teollisuuden tiedonsiirtotekniikan alalta, ja se on mukana kaikissa tärkeissä standardointikomiteoissa. Niissä suunnittelemme sinulle uutta, eri valmistajille sopivaa automaation tiedonsiirtostandardia.
Lue sivustoltamme lisää uusista standardeista.
