Что такое OPC UA?
«Open Platform Communications Unified Architecture» (OPC UA) – это независимый от платформы стандарт связи, опубликованный в 2008 году фондом OPC. Требования стандарта реализованы на базе международного стандарта МЭК 62541 и поддерживаются во всем мире поставщиками аппаратного и программного обеспечения для автоматизации.
При этом OPC UA описывает не только протокол связи, но и семантику передаваемых объектов. Таким образом стандартизируется порядок доступа ко всем системам в промышленной среде и обеспечивается обмен данными между машинами разных производителей.
OPC UA FX: унифицированная коммуникация от поля до облака
OPC UA FX (Field eXchange)
OPC UA FX представляет собой спецификацию OPC UA, которая разрабатывается в рамках так называемой Field Level Communications Initiative. Это означает, что стандарт, который ранее использовался только на более высоких уровнях связи, теперь можно использовать вплоть до полевого уровня. Это позволяет осуществлять обмен данными процесса и параметрами конфигурации между автоматизированными компонентами разных производителей на полевом уровне.
OPC UA FX расширяет для этого предыдущий протокол различными профилями использования для автоматизации производства и процессов, например, ввод-вывод, безопасность и перемещение. Кроме этого, определяются стандартизированные модели устройств для единообразного конфигурирования и единой диагностики устройств в сети. Также описываются необходимые тесты соответствия для высокой совместимости. Таким образом, принимая во внимание все аспекты, в будущем становится возможным подключение всех полевых устройств к облаку и полное объединение ИТ и OT.
Основные характеристики OPC UA
Механизмы коммуникации
В течение долгого времени тема OPC UA рассматривалась в контексте клиент-серверной технологии. Однако такой подход имеет ограничения, в частности в облачных сценариях. По этой причине в OPC UA 2018 внесены дополнения в виде спецификации OPC UA PubSub, касающиеся связи, которая не требует соединения. Клиент-сервер и PubSub используют информацию из одного и того же пространства имен. Оба подхода можно одновременно использовать как в одной сети, так и в одном устройстве.
При клиент-серверной связи клиент запрашивает информацию (Request) и получает ответ от сервера (Response).
OPC UA с клиент-серверной коммуникацией
OPC UA со связью «клиент-сервер» широко используется в автоматизации. При таком проверенном механизме коммуникации каждый клиент OPC UA получает доступ к данным сервера OPC UA по связи точка-точка. Сервер OPC UA обрабатывает запросы клиента и затем передает ответ, формируя таким образом основу коммуникации OPC. Клиент OPC выступает логической противоположностью серверу OPC, который создает сеансы коммуникации. В общем, коммуникация клиент/сервер может достичь своих пределов, если сеть охватывает слишком много участников.
При коммуникации PubSub сервер отправляет свои данные в сеть (Publish). Каждый клиент может получить эти данные (Subscribe).
OPC UA со связью PubSub
Для связи не требуется соединение и подтверждение при использовании OPC UA с моделью PubSub. PubSub значит Publish и Subscribe, то есть сервер может отправлять свои данные в сеть (Publish), а любой клиент может получить эти данные (Subscribe). Чтобы иметь возможность шифровать и дешифровывать данные, оба партнера по связи должны иметь одинаковый набор удостоверений защиты. Или публикатор предоставляет данные, которые принимаются любым количеством подписчиков в сети, или несколько публикаторов направляют информацию одному подписчику. Таким образом, OPC UA PubSub особенно хорошо подходит для прямой связи IoT или быстрых циклических процессов на полевом уровне.
OPC UA PubSub и TSN обеспечивают связь в реальном времени на уровне контроллеров и устройств.
OPC UA и стандарт Time-Sensitive Networking
В сочетании со стандартом Time-Sensitive Networking (TSN) OPC UA PubSub позволяет осуществлять связь в реальном времени на уровне контроллеров и устройств. OPC UA PubSub выполняет требование критических по времени приложений за счет высокой синхронности, детерминизма и конвергенции. Синхронизация времени и приоритезация данных обеспечивают то, чтобы коммуникация между ИТ и OT в сетях с поддержкой TSN не влияла друг на друга.
OPC UA охватывает основные механизмы для безопасного использования данной архитектуры.
OPC UA и кибербезопасность
В качестве центрального элемента сети OPC UA обладает многочисленными механизмами кибербезопасности. Специальный уровень безопасности определяет аутентификацию служб и устройств, а также шифрование, подпись и аутентификацию данных с использованием токенов, сертификатов или пользователей и паролей. При этом ролями, а также необходимым набором удостоверений защиты можно централизованно управлять и стандартизировано распределять.
Наша деятельность в фонде OPC Стандарт для будущего
Чтобы обеспечить унификацию стандарта связи для разных производителей, компания Phoenix Contact при участии других компаний поддерживает фонд OPC в его стремлении стандартизировать OPC UA вплоть до полевого уровня. Phoenix Contact является одним из активных участников данной инициативы, который участвует в различных рабочих группах фонда OPC, чтобы определить будущий стандарт для всех устройств в сфере операционных технологий – от датчиков и исполнительных элементов до контроллеров.
Другие новые технологии связи Полная связь до полевого уровня
Во многих комитетах и проектах стандартизации в настоящее время создаются новые стандарты коммуникации, например, OPC UA, TSN, SPE и 5G. Однако эти новые технологии нельзя рассматривать независимо друг от друга, все вместе они создают коммуникационную концепцию будущего.
В качестве лидера в области технологий с более чем 30-летним опытом в области промышленной технологии связи, Phoenix Contact принимает участие во всех важных комитетах по стандартизации. В них мы создаем для Вас новый, не зависящий от производителя стандарт связи для автоматизации.
Узнайте больше о новых стандартах на страницах нашего сайта.
