Hva menes med OPC UA?
"Open Platform Communications Unified Architecture" (forkortet OPC UA) er en plattformuavhengig kommunikasjonsstandard som ble publisert av OPC Foundation i 2008. Standarden er fastholdt i form av IEC 62541, og støttes over hele verden av automatiseringsleverandører av maskinvare og programvare.
OPC UA definerer ikke bare en kommunikasjonsprotokoll, men også semantikken til objektene som er overført. Slik standardiseres tilgangen til samtlige systemer i de industrielle omgivelsene, og det tilrettelegges for produsentuavhengig datautveksling mellom maskiner.
OPC UA FX: Enhetlig kommunikasjon fra felten til skyen
OPC UA FX (Field eXchange)
OPC UA FX er en spesifikasjon fra OPC UA som utarbeides i det såkalte "Field Level Communications Initiative". Dermed vil standarden som så langt kun har blitt benyttet på overordnede kommunikasjonslag, nå kunne benyttes opp til feltnivået. Det tilrettelegger for produsentuavhengig utveksling av prosess- og konfigureringsdata mellom automatiseringskomponenter på feltnivå.
OPC UA FX utvider i den sammenheng den tidligere protokollen med forskjellige bruksprofiler for fabrikk- og prosessautomatisering, f. eks. I/O, Safety eller Motion. Utover dette defineres standardiserte utstyrsmodeller for en enhetlig konfigurering og en enhetlig diagnostikk av enhetene i nettverket. Nødvendige samsvarstester for høy kompatibilitet beskrives også. Oppsummert vil dette heretter muliggjøre en omfattende tilknytning av feltutstyret i skyen og dermed en konsekvent tilknytning av IT og OT.
De viktigste egenskapene til OPC UA
Kommunikasjonsmekanismer
I lang tid var temaet OPC UA preget som klient-server-teknikk. Spesielt i tilfeller med bruk av sky, er denne tilnærmingen begrenset. Derfor har OPC UA 2018 via OPC UA PubSub-spesifikasjonen blitt utvidet med en trådløs kommunikasjon. Klient-server og PubSub bruker informasjonen fra samme navnerom. Begge tilnærminger kan brukes parallelt i både et nettverk og i en enhet.
Ved klient-server-kommunikasjon anmoder en klient informasjon (Request), og mottar et svar fra en server (Response).
OPC UA med klient-server-kommunikasjon
OPC UA med klient-server-kommunikasjon er meget utbredt innen automatisering. I denne velkjente kommunikasjonsmekanismen får hver OPC UA-klient tilgang til OPC UA-serverens data, og da via en punkt-til-punkt-kommunikasjon. OPC UA-serveren danner slik grunnlaget for OPC-kommunikasjonen ved at den behandler forespørslene fra klienten og deretter formidler et svar tilbake. OPC-klienten er dermed det logiske motstykket til OPC-serveren, som bygger opp kommunikasjonssesjonene. Generelt kan klient-/server-kommunikasjonen støte på sine grenser dersom nettverket har mange enheter.
Ved PubSub-kommunikasjon sender en server dataene sine inn i nettverket (Publish). Hver klient kan motta disse dataene (Subscribe).
OPC UA med PubSub-kommunikasjon
Ved OPC UA med PubSub-modellen foregår kommunikasjonen uten forbindelse og uten bekreftelse. PubSub står for Publish og Subscribe, for serveren kan sende dataene sine til nettverket (Publish) slik at hver klient kan ta imot disse dataene (Subscribe). For å kunne kryptere og dekode dataene må begge kommunikasjonspartnere ha samme Security-Credentials. Enten stiller en Publisher data til disposisjon og som kan mottas av et vilkårlig antall Subscribers i nettverket, eller mange Publisher sender informasjon til en Subscriber. OPC UA PubSub er dermed meget godt egnet for direkte IoT-kommunikasjon og for raske sykliske prosesser på feltnivå.
OPC UA PubSub og TSN tilrettelegger for sanntidsegnet kommunikasjon på kontroller- og enhetsnivå.
OPC UA og Time Sensitive Networking
Kombinert med Time-Sensitive Networking (TSN) åpner OPC UA PubSub for sanntidsegnet kommunikasjon på kontroller- og enhetsnivå. OPC UA PubSub imøtekommer kravene til tidskritiske anvendelser med høy synkronitet, determinisme og konvergens. Tidssynkronisering og prioritering av data sørger for at IT- og OT-kommunikasjon i TSN-egnede nettverk ikke påvirker hverandre gjensidig.
OPC UA omfatter grunnleggende mekanismer for sikker bruk av arkitekturen.
OPC UA og Cyber Security
Som sentral bestanddel av nettorganiseringen har OPC UA integrert mange forskjellige Cyber Security-mekanismer. En spesiell Security-Layer definerer autentiseringen av tjenester og enheter samt kryptering, signering og autentisering av data via token, sertifikater eller bruker og passord. Rollene samt nødvendige Security-Credentials kan administreres sentralt og distribueres standardisert.
Vårt engasjement i OPC Foundation Fremtidens standard
For en enhetlig, produsentuavhengig kommunikasjonsstandard støtter Phoenix Contact nå, sammen med andre foretak, OPC Foundation i sitt arbeid med å standardisere OPC UA opp til feltnivået. Som en av drivkreftene bak dette initiativet arbeider Phoenix Contact i de forskjellige arbeidsgruppene til OPC Foundation for å definere den fremtidige standarden for alle enheter i OT, fra sensor, via aktuatorer og helt til kontrollere.
Flere nye kommunikasjonsteknologier Gjennomgående kommunikasjon frem til felten
For tiden oppstår det i mange komiteer og standardiseringsprosjekter nye kommunikasjonsstandarder som OPC UA, TSN, SPE og 5G. Disse nye teknologiene skal likevel ikke betraktes som uavhengige av hverandre, men danner sammen fremtidens kommunikasjon.
Som ledende teknologiaktør med mer enn 30 års erfaring innenfor industriell kommunikasjonsteknikk er Phoenix Contact delaktig i alle viktige standardiseringskomiteer. Her er vi med på å utforme den nye, produsentuavhengige kommunikasjonsstandarden for automatiseringen.
Du finner ut mer om de nye standardene på sidene våre.
