Vad är OPC UA?

"Open Platform Communications Unified Architecture" (OPC UA) är en plattformsoberoende kommunikationsstandard som publicerades av OPC Foundation 2008. Standarden är internationellt standardiserad i IEC 62541 och stöds över hela världen av automationsleverantörer för maskin- och programvara.

OPC UA beskriver inte bara ett kommunikationsprotokoll utan även semantiken för de överförda objekten. Detta standardiserar åtkomsten till alla system i den industriella miljön och möjliggör tillverkaroberoende datautbyte mellan maskiner.

OPC UA FX (Field eXchange) topologi

OPC UA FX: Enhetlig kommunikation från fältet till molnet

OPC UA FX (Field eXchange)

OPC UA FX är en specifikation av OPC UA som utvecklas inom det så kallade "Field Level Communications Initiative". Detta innebär att standarden, som tidigare endast användes på högre kommunikationsnivåer, nu kan användas på fältnivå. Detta möjliggör tillverkaroberoende utbyte av process- och konfigurationsdata mellan automationskomponenter på fältnivå.

OPC UA FX utökar det befintliga protokollet till att omfatta olika tillämpningsprofiler för fabriks- och processautomation, t.ex. I/O, Safety eller Motion. Dessutom definieras standardiserade enhetsmodeller för en enhetlig konfigurering och diagnos av enheterna i nätverket. Även de nödvändiga överensstämmelsetesterna för en hög kompatibilitet beskrivs. Sammantaget möjliggörs i framtiden en komplett anslutning av fältenheter till molnet, vilket i sin tur möjliggör en genomgående anslutning av IT och OT.

De viktigaste egenskaperna hos OPC UA

Interaktiv image map: De viktigaste funktionerna i OPC UA med ikoner
Security
Integrerat säkerhetskoncept med kryptering, signering och autentisering.
Framtidens kommunikationsstandard
OPC UA är framtidens standard för tillverkaröverskridande kommunikation: plattformsneutral, universell och skalbar.
Användning av OPC UA
OPC UA-standarden kan utökas genom standardiserade och privata informationsmodeller.
Ethernet-infrastruktur
Användning av den befintliga Industrial Ethernet-infrastrukturen och obegränsad parallell drift till PROFINET och andra Ethernet-baserade kommunikationssystem.

Kommunikationsmekanismer

Länge var OPC UA känt som en klient-server-teknik. Detta tillvägagångssätt är dock begränsat, särskilt i molnscenarier. Därför utökades OPC UA 2018 till att omfatta anslutningslös kommunikation via OPC UA PubSub-specifikationen. Client-Server och PubSub använder information från samma namnområde. Båda tillvägagångssätten kan användas samtidigt i ett nätverk och i en enhet.

OPC UA med klient-server-kommunikation

Vid klient-server-kommunikation begär en klient information (request) och får ett svar från en server (response).

OPC UA med klient-server-kommunikation

OPC UA med klient-server-kommunikation används ofta inom automation. I denna beprövade kommunikationsmekanism får varje OPC UA-klient tillgång till data från OPC UA-servern via punkt-till-punkt-kommunikation. OPC UA-servern utgör således grunden för OPC-kommunikationen genom att den behandlar klientens förfrågningar och sedan sänder ett svar tillbaka. OPC-klienten är alltså den logiska motsvarigheten till OPC-servern, som upprättar kommunikationssessionerna. Klient-/server-kommunikationen kan nå sina gränser när nätverket har många enheter.

OPC UA med PubSub-modellen

I PubSub-kommunikation skickar en server sina data till nätverket (publicerar). Varje klient kan ta emot dessa uppgifter (prenumerera).

OPC UA med PubSub-kommunikation

I OPC UA med PubSub-modellen är kommunikationen anslutningslös och obekräftad. PubSub står för Publish and Subscribe (publicera och prenumerera), eftersom servern kan skicka sina data till nätverket (Publish) så att varje klient kan ta emot dessa data (Subscribe). För att kunna kryptera och dekryptera data måste båda kommunikationspartnerna ha samma säkerhetsreferenser. Antingen tillhandahåller en utgivare data som tas emot av ett obegränsat antal abonnenter i nätverket eller så skickar många utgivare information till en abonnent. OPC UA PubSub är därför särskilt väl lämpad för direkt IoT-kommunikation eller för snabba cykliska processer på fältnivå.

Ikon med stoppur för att illustrera Time Sensitive Networking

OPC UA PubSub och TSN möjliggör kommunikation i realtid på styrsystems- och enhetsnivå.

OPC UA och Time-Sensitive Networking

I kombination med Time-Sensitive Networking (TSN) möjliggör OPC UA PubSub kommunikation i realtid på styrsystems- och enhetsnivå. OPC UA PubSub uppfyller kraven för tidskritiska tillämpningar med hög synkronicitet, determinism och konvergens. Tidssynkronisering och prioritering av data säkerställer att IT- och OT-kommunikation inte påverkar varandra i TSN-kompatibla nätverk.

OPC UA-stil

OPC UA innehåller grundläggande mekanismer för säker användning av arkitekturen.

OPC UA och cybersäkerhet

OPC UA är en central komponent i nätverk och har många cybersäkerhetsmekanismer integrerade. Ett särskilt säkerhetslager definierar autentisering av tjänster och enheter samt kryptering, signering och autentisering av data via tokens, certifikat eller användare och lösenord. Rollerna och de nödvändiga säkerhetsreferenserna kan hanteras centralt och distribueras på ett standardiserat sätt.

Vårt engagemang i OPC Foundation Standarden för framtiden

För en enhetlig kommunikationsstandard, oberoende av tillverkare, stöder Phoenix Contact nu tillsammans med andra företag OPC Foundation i dess insatser för harmonisering och standardisering av OPC UA ända ner till fältnivån. Som en av drivkrafterna bakom initiativet kommer Phoenix Contact arbeta i OPC Foundations olika arbetsgrupper för att definiera en ny standard för alla enheter inom OT - från givare, via ställdon till styrsystem.

Fler nya kommunikationstekniker Obruten kommunikation hela vägen ut till fältet

I många arbetsgrupper och standardiseringsprojekt håller man nu på att ta fram nya kommunikationsstandarder som OPC UA, TSN, SPE och 5G. De här nya teknologierna kan dock inte betraktas var för sig, utan bildar tillsammans framtidens kommunikation.
Phoenix Contact har med sina över 30 års erfarenhet en ledande position inom industriell kommunikationsteknik och engagerar sig därför i alla viktiga standardiseringskommittéer. Där utvecklar de nya kommunikationsstandarder för automation som är gemensam för alla tillverkare.

Ta reda på mer om de nya standarderna på våra sidor.