Czym jest OPC UA?
„Open Platform Communications Unified Architecture” (w skrócie OPC UA) to niezależny od platformy standard komunikacyjny opublikowany przez OPC Foundation w 2008 roku. Standard ten uzyskał międzynarodową normę IEC 62541 i jest obsługiwany na całym świecie przez dostawców automatyki w zakresie sprzętu i oprogramowania.
OPC UA to nie tylko protokół komunikacyjny, ale także semantyka przesyłanych obiektów. Pozwala to ustandaryzować dostęp do wszystkich systemów w środowisku przemysłowym i umożliwia niezależną od producenta wymianę danych między maszynami.
OPC UA FX: jednolita komunikacja od obiektu aż po chmurę
OPC UA FX (Field eXchange)
OPC UA FX to specyfikacja OPC UA, opracowywana w ramach tzw. "Field Level Communications Initiative". Oznacza to, że standard, który wcześniej był używany tylko na wyższych poziomach komunikacji, może być teraz używany na poziomie obiektu. Umożliwia to wymianę danych procesowych i konfiguracyjnych pomiędzy komponentami automatyki na poziomie obiektu, niezależnie od producenta urządzenia.
OPC UA FX rozszerza istniejący protokół o różne profile zastosowania dla automatyki fabrycznej i procesowej, np. I/O, safety czy motion. Ponadto definiowane są standardowe modele urządzeń w celu zapewnienia jednolitej konfiguracji i diagnostyki urządzeń w sieci. Opisano również niezbędne testy zgodności w celu zapewnienia wysokiej kompatybilności. Wszystko to razem umożliwi w przyszłości całościowe połączenie urządzeń obiektowych z chmurą i tym samym pełne połączenie IT i OT.
Najważniejsze cechy OPC UA
Mechanizmy komunikacji
Przez długi czas temat OPC UA był postrzegany jako technologia klient-serwer. Jednak takie podejście niesie ze sobą ograniczenia, zwłaszcza w scenariuszach chmurowych. Dlatego rozszerzono OPC UA 2018 o komunikację bezpołączeniową za pośrednictwem specyfikacji OPC UA PubSub. Client-Server i PubSub używają informacji z tej samej przestrzeni nazw. Oba podejścia mogą być stosowane zarówno w sieci, jak i w urządzeniu.
W komunikacji klient-serwer klient żąda informacji (Request) i otrzymuje odpowiedź od serwera (Response).
OPC UA z komunikacją klient-serwer
OPC UA z komunikacją klient-serwer jest szeroko stosowany w automatyce. W tym sprawdzonym mechanizmie komunikacji każdy klient OPC UA otrzymuje dostęp do danych serwera OPC UA poprzez komunikację punkt-punkt. Serwer OPC UA stanowi więc podstawę komunikacji OPC poprzez przetwarzanie żądań klienta, a następnie przekazywanie odpowiedzi zwrotnej. Klient OPC jest logicznym odpowiednikiem serwera OPC, który tworzy sesje komunikacyjne. Komunikacja klient/serwer może osiągnąć swoje granice, gdy sieć obejmuje wiele urządzeń.
W komunikacji PubSub serwer wysyła swoje dane do sieci (Publish). Każdy klient może otrzymać te dane (Subscribe).
OPC UA z komunikacją PubSub
W OPC UA z modelem PubSub komunikacja odbywa się bezpołączeniowo i bez potwierdzenia. Nazwa PubSub oznacza Publish and Subscribe, ponieważ serwer może wysyłać swoje dane do sieci (Publish), aby każdy klient mógł je otrzymać (Subscribe). Aby móc zaszyfrować i odszyfrować dane, obaj partnerzy komunikacji muszą mieć te same certyfikaty bezpieczeństwa. Albo podmiot publikujący dostarcza dane, które są odbierane przez dowolną liczbę abonentów w sieci, albo wiele podmiotów publikujących wysyła informacje do jednego abonenta. OPC UA PubSub szczególnie dobrze sprawdza się zatem w bezpośredniej komunikacji IoT lub szybkich procesach cyklicznych na poziomie obiektu.
OPC UA PubSub i TSN umożliwiają komunikację w czasie rzeczywistym na poziomie sterowników i urządzeń.
OPC UA i Time Sensitive Networking
W połączeniu z Time-Sensitive Networking (TSN) OPC UA PubSub umożliwia komunikację w czasie rzeczywistym na poziomie sterowników i urządzeń. OPC UA PubSub spełnia wymagania aplikacji krytycznych czasowo o wysokim poziomie synchronizacji, determinizmu i konwergencji. Dzięki synchronizacji czasu i priorytetyzacji danych komunikacja IT i OT nie wpływa na siebie nawzajem w sieciach z obsługą TSN.
OPC UA zawiera podstawowe mechanizmy umożliwiające bezpieczne korzystanie z architektury.
OPC UA i cyberbezpieczeństwo
Jako centralny element sieci OPC UA posiada szereg mechanizmów cyberbezpieczeństwa. Specjalna warstwa bezpieczeństwa definiuje uwierzytelnianie usług i urządzeń, a także szyfrowanie, podpisywanie i uwierzytelnianie danych za pomocą tokenów, certyfikatów lub nazwy użytkownika i hasła. Role i wymagane poświadczenia bezpieczeństwa mogą być centralnie zarządzane i dystrybuowane w ustandaryzowany sposób.
Nasza współpraca z OPC Foundation Standard dla przyszłości
W celu stworzenia jednolitego, niezależnego od producentów standardu komunikacji Phoenix Contact wraz z innymi firmami wspiera OPC Foundation w jej działaniach na rzecz standaryzacji OPC UA aż do poziomu obiektu. Jako jeden z motorów tej inicjatywy, Phoenix Contact współpracuje w różnych grupach roboczych OPC Foundation, aby zdefiniować przyszły standard dla wszystkich urządzeń w OT, od czujników, przez urządzenia wykonawcze, aż po sterowniki.
Więcej nowych standardów komunikacji Komunikacja na wszystkich poziomach aż po poziom obiektu
W wielu zespołach i projektach standaryzacyjnych powstają aktualnie nowe standardy komunikacji, np. OPC UA, TSN, SPE i 5G. Nowych technologii nie należy jednak rozpatrywać w oderwaniu od siebie, bowiem wspólnie tworzą one komunikację przyszłości.
Firma Phoenix Contact jako lider technologiczny z ponad 30 -letnim doświadczeniem w dziedzinie komunikacji przemysłowej należy do wszystkich ważnych zespołów standaryzacyjnych. Przy naszym współudziale powstaje w nich nowy, niezależny standard komunikacji do automatyki przemysłowej.
Na naszych stronach dowiesz się więcej na temat nowych standardów.
