Využití OPC UA v řešeních IIoT
Výměna dat mezi tradičními automatizačními systémy a cloudovými službami často vyvolává obavy ohledně interoperability a bezpečnosti. OPC UA nabízí zabezpečené funkce, které pomáhají tyto problémy efektivně řešit.
Ve zkratce
- OPC (Open Platform Communications) je již dlouho standardem v průmyslových aplikacích a nabízí jednoduchou a rychlou implementaci, ale s určitými omezeními v oblasti škálovatelnosti a flexibility.
- OPC UA (Unified Architecture) byla vyvinuta jako významné vylepšení, které umožňuje bezpečnou a standardizovanou komunikaci mezi automatizovanými procesy a IT systémy napříč různými platformami.
- Jeho architektura podporuje větší škálovatelnost, interoperabilitu a pokročilé bezpečnostní funkce, díky čemuž se skvěle hodí pro moderní průmyslová prostředí.
- Pro aplikace IIoT nabízí OPC UA mnoho výhod díky zvýšené interoperabilitě.
Co je OPC UA?
Protokol OPC UA, vydaný v roce 2008, se stal jedním z hlavních standardů pro zajištění interoperability mezi digitálními systémy. Toto řešení je plně v souladu s koncepty, jako je IIoT.
Klíčovou výhodou je, že OPC UA je plně kompatibilní s OPC Classic a jeho funkcemi. Zatímco OPC Classic funguje pouze na systémech Windows, OPC UA podporuje více platforem, včetně Apple, Android, Linux a Windows, a nabízí tak výrazně širší kompatibilitu.
OPC Classic i UA sdílejí několik základních funkcí, jako je vyhledávání lokálních a síťových serverů, hierarchická reprezentace dat a řízené operace čtení/zápisu na základě přístupových oprávnění. OPC UA je navíc kompatibilní se širokou škálou hardwaru, včetně tradičních počítačů, programovatelných logických kontrolérů, mikrokontrolérů a cloudových serverů.
Formátování a zabezpečení zpráv v OPC UA
Výměna zpráv v OPC UA probíhá jak na úrovni přístroje, tak na vyšších úrovních systému s využitím dvou primárních formátů: binárního UA a XML. Tyto formáty definují, jak jsou zprávy kódovány a dekódovány.
Binární UA se nejčastěji používá na úrovni vybavení, protože vyžaduje menší výpočetní výkon a nabízí vyšší výkon. Byl navržen pro efektivní kódování a dekódování s pečlivým zvážením velikosti dat pro optimalizaci rychlosti.
XML se naopak používá pro výměnu informací na vysoké úrovni. Klienti používající protokol OPC UA mohou interpretovat zprávy založené na XML, což poskytuje robustní možnosti serializace a deserializace, díky čemuž je XML výkonnější pro zpracování komplexních dat.
Pokud jde o bezpečnost, OPC Classic se spoléhá na protokoly COM a DCOM od společnosti Microsoft. OPC UA zavádí vlastní komplexní bezpečnostní rámec, který zahrnuje infrastrukturu veřejných klíčů (Public Key Infrastructure – PKI) a standardizované certifikáty x.509. Podporuje také ověřování, šifrování, autorizaci a další pokročilá bezpečnostní opatření k zajištění integrity a důvěrnosti dat.
Protokolová komunikace
OPC UA používá dva transportní protokoly k definování komunikace mezi klientem a serverem: OPC TCP a SOAP/HTTP. OPC TCP je specializovaný protokol, což znamená, že přenášené informace mohou interpretovat pouze klienti OPC UA. Komunikace mezi klientem a serverem je obousměrná a je bezpečně přenášena v binární struktuře.
Zprávy přenášené přes SOAP používají HTTP(y). Na rozdíl od OPC TCP nabízí tento přístup širší možnosti interpretace dat a je přístupný i prostřednictvím standardního webového prohlížeče. Tato metoda je široce používána v průmyslovém prostředí.
Výhody a využití OPC UA v IIoT
Protokol OPC UA umožňuje interoperabilitu napříč platformami a zároveň zajišťuje bezpečnost a škálovatelnost. Je všeobecně považován za klíčový standard pro dosažení integrace systémů IIoT.
Komunikace prostřednictvím OPC UA je transparentní, což výrazně snižuje problémy s integrací mezi různými výrobci. V důsledku toho jsou výrobci stále více povinni zpřístupňovat všechny relevantní informace pomocí tohoto protokolu.
Ekosystém Netilion – architektura IIoT
OPC UA poskytuje jasnou a efektivní metodu pro integraci dat z polní instrumentace do systémů vyšší úrovně. Zatímco MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) se také běžně používá pro přímé připojení přístroje, OPC UA zůstává základním kamenem pro strukturovanou a bezpečnou výměnu dat v průmyslovém prostředí.
OPC UA s JavaScriptem, JSON a REST API
Jednou z klíčových výzev v IIoT je využití shromážděných dat pro analytiku a generování užitečných poznatků. Nadace OPC předvedla příklady aplikace OPC UA s API a podobné přístupy lze implementovat pomocí služeb IIoT, jako je Netilion.
Netilion Connect je služba pro připojení založená na API, která zahrnuje doplněk OPC serveru, díky čemuž je integrace s klienty OPC UA snadnou. Prostřednictvím serveru OPC UA lze data bezproblémově integrovat do dalších řešení, jako je MES nebo SCADA.
Použití serveru OPC UA jako vrstvy propojení pro klientské aplikace nabízí několik výhod. Nevyžaduje žádnou lokální instalaci, což snižuje počáteční náklady na infrastrukturu a průběžnou údržbu. Vše, co je potřeba, je připojení k internetu, díky čemuž je nasazení rychlé a cenově výhodné.
Sběr dat se obvykle spoléhá na programování v JSON a implementaci v JavaScriptu. S tím, jak se IT a automatizace nadále sbližují, se programovací jazyky v průmyslovém prostředí stanou stále běžnějšími.
