Wat is OPC UA?
"Open Platform Communications Unified Architecture" (afgekort OPC UA) is een platformonafhankelijke communicatiestandaard die in 2008 door de OPC Foundation is gepubliceerd. De standaard is internationaal gestandaardiseerd in IEC 62541 en wordt wereldwijd ondersteund door automatiseringsleveranciers voor hardware en software.
OPC UA beschrijft niet alleen een communicatieprotocol, maar ook de semantiek van de verzonden objecten. Dit standaardiseert de toegang tot alle systemen in de industriële omgeving en maakt een fabrikantonafhankelijke gegevensuitwisseling tussen machines mogelijk.
OPC UA FX: Uniforme communicatie van het veld naar de cloud
OPC UA FX (Field eXchange)
OPC UA FX is een specificatie van OPC UA die wordt ontwikkeld in het zogenaamde "Field Level Communications Initiative". Dit betekent dat de standaard, die voorheen alleen op de hogere communicatieniveaus werd gebruikt, nu ook op het veldniveau kan worden toegepast. Dit maakt de fabrikantoverstijgende uitwisseling van proces- en configuratiegegevens tussen automatiseringscomponenten op veldniveau mogelijk.
OPC UA FX breidt het bestaande protocol daarvoor uit met diverse toepassingsprofielen voor fabrieks- en procesautomatisering, bijv. I/O, Safety of Motion. Bovendien worden gestandaardiseerde apparaatmodellen gedefinieerd, voor een uniforme configuratie en uniforme diagnose van de apparaten in het netwerk. Ook de benodigde conformiteitstests voor een hoge compatibiliteit worden beschreven. Alles bij elkaar zal hiermee de mogelijkheid ontstaan voor een volledig dekkende koppeling van de veldapparaten in de cloud en daardoor een doorgaande verbinding van IT en OT.
De belangrijkste kenmerken van OPC UA
Communicatiemechanismen
Lange tijd werd OPC UA als client-server technologie aangeduid. Deze benadering is echter beperkt, vooral in cloud-scenario's. Dit is de reden waarom OPC UA in 2018 via de OPC UA PubSub-specificatie werd uitgebreid met verbindingsloze communicatie. Client-server en PubSub gebruiken de informatie van dezelfde naamruimte. Beide benaderingen kunnen gelijktijdig in een netwerk en in een apparaat worden gebruikt.
Bij client-server-communicatie vraagt een client om informatie (Request) en ontvangt hij een antwoord van een server (Response).
OPC UA met client-server-communicatie
OPC UA met client-server communicatie wordt veel gebruikt in de automatisering. Bij dit beproefde communicatiemechanisme krijgt elke OPC UA client toegang tot de gegevens van de OPC UA server via point-to-point communicatie. De OPC UA-server vormt dus de basis van de OPC-communicatie door de verzoeken van de client te verwerken en vervolgens een antwoord terug te zenden. De OPC client is dus de logische tegenhanger van de OPC-server, die de communicatiesessies opzet. In het algemeen kan client/server-communicatie haar grenzen bereiken wanneer het netwerk veel deelnemers heeft.
Bij PubSub-communicatie stuurt een server zijn gegevens naar het netwerk (Publish). Elke cliënt kan deze gegevens ontvangen (Subscribe).
OPC UA met PubSub-communicatie
In OPC UA met het PubSub model is de communicatie verbindingsloos en onbevestigd. PubSub staat voor Publish en Subscribe, omdat de server zijn gegevens naar het netwerk kan sturen, (Publish) zodat elke client deze gegevens kan ontvangen (Subscribe). Om de gegevens te kunnen versleutelen en ontsleutelen, moeten beide communicatiepartners over dezelfde beveiligingsgegevens beschikken. Ofwel een uitgever stelt gegevens beschikbaar die door een willekeurig aantal Subscribers in het netwerk worden ontvangen, of meerdere Publishers sturen informatie naar één Subscriber. OPC UA PubSub is daarom bijzonder geschikt voor directe IoT-communicatie of voor snelle cyclische processen op veldniveau.
OPC UA PubSub en TSN maken realtime communicatie op besturings- en apparaatniveau mogelijk.
OPC UA en Time-Sensitive Networking
In combinatie met Time-Sensitive Networking (TSN), maakt OPC UA PubSub real-time communicatie op besturings- en apparaatniveau mogelijk. OPC UA PubSub voldoet aan de eisen van tijdkritieke toepassingen met hoge synchroniciteit, determinisme en convergentie. Tijdsynchronisatie en prioritering van gegevens zorgen ervoor dat IT- en OT-communicatie elkaar niet beïnvloeden in TSN-compatibele netwerken.
OPC UA omvat basismechanismen voor een veilig gebruik van de architectuur.
OPC UA en cyber security
Als centraal onderdeel van netwerken heeft OPC UA talrijke cyber security-mechanismen geïntegreerd. Een speciale Security-Layer definieert de authenticatie van diensten en apparaten, alsmede de codering, ondertekening en authenticatie van gegevens via tokens, certificaten of gebruiker en wachtwoord. De rollen en vereiste beveiligingsreferenties kunnen daarbij centraal worden beheerd en gestandaardiseerd worden verdeeld.
Onze betrokkenheid bij de OPC Foundation De standaard voor de toekomst
Voor een uniforme, fabrikant-onafhankelijke communicatiestandaard ondersteunt Phoenix Contact samen met andere ondernemingen de OPC Foundation in haar streven om OPC UA tot op het veldniveau te standaardiseren. Als een van de drijvende krachten achter dit initiatief werkt Phoenix Contact in de verschillende werkgroepen van de OPC Foundation mee om de toekomstige standaard voor alle apparaten in de OT - van sensor en actoren tot en met besturingen - te definiëren.
Andere nieuwe communicatietechnologieën Transparant tot in het veld communiceren
In veel commissies en standaardisatieprojecten ontstaan momenteel nieuwe communicatiestandaarden, zoals OPC UA, TSN, SPE en 5G. Deze nieuwe technologieën mogen echter niet onafhankelijk van elkaar worden gezien, want ze vormen samen de communicatie van de toekomst.
Als technologieleider met ruim 30 jaar ervaring op het gebied van industriële communicatietechniek is Phoenix Contact actief in alle belangrijke standaardisatiecommissies. Daar werken wij voor u mee aan de nieuwe, fabrikantoverstijgende communicatiestandaard voor de automatisering.
Lees meer op onze pagina's over de nieuwe standaarden.
