Utilizarea OPC UA în soluţii IIoT
Schimbul de date între sistemele de automatizare tradiţionale şi serviciile bazate pe cloud ridică adesea semne de întrebare privind interoperabilitatea şi securitatea. OPC UA oferă funcţii de securitate care abordează eficient aceste probleme.
Pe scurt
- OPC (Open Platform Communications - Comunicările cu platformă deschisă) a fost mult timp un standard în aplicaţii industriale, asigurând o implementare simplă şi rapidă, dar cu anumite limitări privind scalabilitatea şi flexibilitatea.
- OPC UA (Unified Architecture - Arhitectură unificată) a fost creat ca o îmbunătăţire semnificativă, permiţând comunicarea sigură şi standardizată între procesele automatizate şi sistemele IT de pe diferite platforme.
- Arhitectura sa susţine scalabilitatea sporită, interoperabilitate şi funcţii avansate de securitate, fiind potrivită pentru medii industriale moderne.
- Pentru aplicaţiile IIoT, OPC UA oferă multe avantaje datorită interoperabilităţii crescute.
Ce este OPC UA?
Lansat în 2008, protocolul OPC UA a devenit unul dintre principalele standarde pentru asigurarea interoperabilităţii între sisteme digitale. Această soluţie este compatibilă pe deplin cu concepte precum IIoT.
Un avantaj cheie este faptul că OPC UA este compatibil pe deplin cu OPC Classic şi funcţiile sale. Cu toate acestea, în timp ce OPC Classic funcţionează numai pe sisteme Windows, OPC UA suportă multiple platforme, inclusiv Apple, Android, Linux şi Windows, oferind compatibilitate semnificativ mai mare.
Atât OPC Classic, cât şi UA împărtăşesc câteva funcţii de bază, precum descoperirea serverelor locale şi de reţea, reprezentarea ierarhică a datelor şi operaţiuni de citire/scriere controlate bazate pe permisiuni de acces. În plus, OPC UA este compatibil cu o gamă largă de hardware, inclusiv computere tradiţionale, controlere logice programabile, microcontrolere şi servere bazate pe cloud.
Formatarea mesajelor şi securitatea în cazul OPC UA
Schimbul de mesaje în OPC UA are loc atât la nivel de dispozitiv, cât şi la cele mai înalte niveluri de sistem, folosind două formate principale: UA binar şi XML. Aceste formate definesc modul în care mesajele sunt codificate şi decodificate.
UA binar este cel mai des utilizat la nivel de echipament deoarece necesită o putere mai mică de procesare şi oferă performanţă mai mare. A fost concept pentru codificare şi decodificare eficientă, ţinând cont de dimensiunea datelor pentru a optimiza viteza.
Pe de altă parte, XML este utilizat pentru schimbul de informaţii de nivel înalt. Clienţii care utilizează protocolul OPC UA pot interpreta mesaje bazate pe XML, care asigură capacităţi robuste pentru serializare şi deserializare, făcând XML mai puternic pentru gestionarea datelor complexe.
În ceea ce priveşte securitatea, OPC Classic se bazează pe protocoalele COM şi DCOM ale Microsoft. OPC UA introduce propriul cadru complet de securitate, incorporând certificatul privind infrastructura publică cheie (PKI - Public Key Infrastructure) şi certificatul x.509 care reprezintă un standard în industrie. De asemenea, susţine autentificarea, criptarea, autorizarea şi alte măsuri avansate de securitate pentru a garanta integritatea şi confidenţialitatea datelor.
Comunicarea prin protocol
OPC UA utilizează două protocoale de transport pentru a defini comunicaţia între client şi server: OPC TCP şi SOAP/HTTP(uri). OPC TCP este un protocol dedicat, adică numai clienţii OPC UA pot interpreta informaţiile transmise. Comunicaţia este bidirecţională între client şi server, şi este inclusă în mod sigur într-o structură binară.
Mesajele transmise prin SOAP utilizează HTTP(uri). Spre deosebire de OPC TCP, această abordare oferă mai multe posibilităţi pentru interpretarea datelor şi poate chiar fi accesată printr-un browser web standard. Această metodă este adoptată la scară largă în medii industriale.
Avantajele OPC UA şi utilizările în IIoT
Protocolul OPC UA permite interoperabilitatea pe multiple platforme, asigurând securitatea şi scalabilitatea. Este privit la scară largă ca un standard cheie pentru a obţine integrarea sistemului IIoT.
Comunicaţia prin OPC UA este transparentă, reducând semnificativ provocările legate de integrare între diferiţi producători. Drept rezultat, producătorilor li se solicită din ce în ce mai des să facă toate informaţiile relevante disponibile folosind acest protocol.
Ecosistemul Netilion - Arhitectura IIoT
OPC UA asigură o metodă clară şi eficientă pentru integrarea datelor din echipamentul de teren în sisteme de nivel mai înalt. În timp ce MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) este, de asemenea, cel mai des utilizat pentru conectivitatea directă a dispozitivelor, OPC UA rămâne baza pentru schimbul de date structurat şi sigur în medii industriale.
OPC UA cu JavaScript, JSON şi REST API-uri
Una dintre principalele provocări în cazul IIoT este utilizarea datelor colectate pentru analiză în vederea generării de informaţii atacabile. OPC Foundation a prezentat exemple demonstrate de aplicare a OPC UA cu API-uri, şi abordări similare pot fi implementate folosind servicii IIoT, precum Netilion.
Netilion Connect este un serviciu de conectivitate bazat pe API, care include un program de completare pentru server OPC, facilitând integrarea cu clienţii OPC UA. Printr-un server OPC UA, datele pot fi integrate fără probleme în alte soluţii, de exemplu, MES sau SCADA.
Utilizarea unui server OPC UA ca nivel de conectivitate pentru aplicaţiile clienţilor oferă numeroase avantaje. Nu este necesară instalarea locală, reducând costurile pentru infrastructura iniţială şi eforturile continue de întreţinere. Este nevoie doar de o conexiune la internet, făcând implementarea rapidă şi rentabilă.
De regulă, colectarea datelor se bazează pe JSON pentru programare şi pe JavaScript pentru implementare. Pe măsură ce IT şi automatizarea continuă să devină convergente, limbile de programare vor deveni din ce în ce mai utilizate în medii industriale.
