Що означає OPC UA?
Уніфікована архітектура обміну даними на відкритій платформі (скорочено OPC UA від англ. Open Platform Communications Unified Architecture) — це кросплатформний стандарт обміну даними, виданий у 2008 році фондом OPC Foundation. Стандарт закріплений на міжнародному рівні у стандарті IEC 62541 та підтримується в усьому світі постачальниками обладнання та програмного забезпечення для автоматизації.
OPC UA описує не лише протокол зв’язку, а й семантику об’єктів, що передаються. Це стандартизує доступ до всіх систем у промисловому середовищі й забезпечує можливість незалежного від виробника обміну даними між машинами.
OPC UA FX: уніфікований зв’язок від поля до хмари
OPC UA FX (Field eXchange)
OPC UA FX — це специфікація OPC UA, яка розробляється в рамках так званої «Ініціативи комунікації польового рівня» (Field Level Communications). Це означає, що стандарт, який раніше використовувався тільки на найвищих рівнях зв’язку, тепер можна застосовувати аж до польового рівня. Це дає змогу здійснювати незалежний від виробника обмін технологічними та конфігураційними даними між компонентами автоматизації на польовому рівні.
Для цього OPC UA FX розширює наявний досі протокол різними профілями застосувань для автоматизації виробництва та технологічних процесів, як-от вводу/виводу, безпеки чи руху. Крім того, визначаються стандартні моделі пристроїв для уніфікованого конфігурування та діагностики пристроїв у мережі. Описуються також необхідні випробування на відповідність для високого рівня сумісності. Таким чином, у майбутньому буде можливе всеосяжне підключення польових пристроїв до хмари, що забезпечить наскрізне з’єднання інформаційних та операційних технологій.
Найважливіші характеристики OPC UA
Механізми зв’язку
Протягом тривалого часу OPC UA розглядали як технологію «клієнт-сервер». Проте такий підхід має обмеження, особливо у хмарних сценаріях. Тому у 2018 році OPC UA завдяки специфікації OPC UA PubSub було розширено зв’язком без встановлення з’єднання. Схеми «клієнт-сервер» і PubSub використовують інформацію з одного й того ж самого простору імен. Обидва підходи можна одночасно використовувати як у мережі, так і в пристрої.
У схемі зв’язку «клієнт-сервер» клієнт надсилає запит щодо інформації (Request) і отримує відгук від сервера (Response).
OPC UA зі схемою зв’язку «клієнт-сервер»
OPC UA з обміном даними між клієнтом і сервером широко використовується в автоматизації. У цьому перевіреному механізмі обміну даними кожен клієнт OPC UA отримує доступ до даних сервера OPC UA за допомогою зв’язку «точка-точка». Сервер OPC UA формує основу OPC-комунікації, опрацьовуючи запити клієнта й надсилаючи після цього відповідь. Тому OPC-клієнт — це логічний аналог OPC-сервера, який встановлює сеанси зв'язку. Загалом, зв’язок клієнт/сервер може досягти своїх меж, якщо в мережі багато учасників.
У межах схеми зв’язку PubSub сервер надсилає свої дані в мережу (Publish). Кожен клієнт може ці дані отримати (Subscribe).
Обмін даними OPC UA з PubSub
В OPC UA з моделлю PubSub зв’язок здійснюється без з’єднання та без підтвердження. PubSub означає Publish і Subscribe, тому що сервер може надсилати свої дані до мережі (Publish), щоб кожен клієнт міг ці дані отримати (Subscribe). Щоб мати можливість зашифровувати й розшифровувати дані, обидва партнери з обміну даними повинні мати однакові облікові дані безпеки. Або один видавець надає дані, які отримує будь-яка кількість абонентів у мережі, або багато видавців надсилають інформацію одному абоненту. Тому OPC UA PubSub особливо добре годиться для безпосереднього обміну даними в Інтернеті речей або для швидких циклічних процесів на польовому рівні.
OPC UA PubSub і TSN забезпечують зв’язок у режимі реального часу на рівні контролера та пристрою.
OPC UA і Time-Sensitive Networking
У поєднанні з Time-Sensitive Networking (TSN) стандарт OPC UA PubSub забезпечує зв’язок у режимі реального часу на рівні контролера та пристрою. OPC UA PubSub відповідає вимогам критичних за часом застосувань із високим рівнем синхронізації, детермінованості та конвергенції. Синхронізація часу і пріоритизація даних сприяють тому, щоб обмін даними інформаційних та операційних технологій в мережах із підтримкою технології TSN не створював взаємних впливів.
OPC UA містить основні механізми для безпечного використання архітектури.
OPC UA та інформаційна безпека
OPC UA як центральний компонент мережевої взаємодії має багато вбудованих механізмів інформаційної безпеки. Спеціальний рівень безпеки визначає автентифікацію сервісів і пристроїв, а також шифрування, накладання підписів і автентифікацію даних за допомогою маркерів, сертифікатів або імені користувача та пароля. Ролями й необхідними обліковими даними безпеки можна керувати централізовано й розподіляти їх стандартним чином.
Наша участь у фонді OPC Foundation Стандарт для майбутнього
Для єдиного стандарту зв’язку, який не залежить від виробника, Phoenix Contact спільно з іншими компаніями відтепер підтримує фонд OPC Foundation у його зусиллях щодо гармонізації і стандартизації OPC UA до польового рівня. Як один із провідних учасників цієї ініціативи Phoenix Contact співпрацює в різних робочих групах фонду OPC Foundation, щоб визначити майбутній стандарт для всіх пристроїв операційних технологій — від датчиків та виконавчих елементів до контролерів.
Інші нові технології зв’язку Наскрізний обмін даними аж до польового рівня
Зараз у багатьох комітетах і проєктах зі стандартизації розробляються нові стандарти зв'язку, як-от OPC UA, TSN, SPE і 5G. Проте нові технології слід розглядати не окремо одна від одної, а як частину комунікаційної системи майбутнього.
Компанія Phoenix Contact як технологічний лідер із більш ніж 30-річним досвідом у сфері промислових технологій обміну даними бере активну участь у роботі всіх важливих комітетів зі стандартизації. Там ми створюємо для вас новий незалежний від виробників стандарт обміну даними для автоматизації.
Дізнайтеся більше про нові стандарти на наших сторінках.
