Brug af OPC UA i IIoT-løsninger
Dataudveksling mellem traditionelle automatiseringssystemer og cloud-baserede tjenester giver ofte anledning til bekymringer om interoperabilitet og sikkerhed. OPC UA tilbyder sikre funktioner, der hjælper med at løse disse problemer effektivt.
I korte træk
- OPC (Open Platform Communications) har længe været en standard inden for industrielle applikationer, som tilbyder en enkel og hurtig implementering, men med visse begrænsninger, når det gælder skalerbarhed og fleksibilitet.
- OPC UA (Unified Architecture) blev udviklet som en signifikant forbedring til at muliggøre sikker og standardiseret kommunikation mellem automatiserede processer og it-systemer på tværs af forskellige platforme.
- Dens arkitektur understøtter større skalerbarhed, interoperabilitet og avancerede sikkerhedsfunktioner, hvilket gør den velegnet til moderne industrimiljøer.
- For IIoT-applikationer giver OPC UA mange fordele takket være den øgede interoperabilitet.
Hvad er OPC UA?
OPC UA-protokollen blev lanceret i 2008 og blev hurtigt en af de primære standarder til sikring af interoperabilitet mellem digitale systemer. Denne løsning er i fuld overensstemmelse med begreber som IIoT.
En vigtig fordel er, at OPC UA er fuldt kompatibel med OPC Classic og dens funktioner. Men mens OPC Classic kun fungerer på Windows-systemer, understøtter OPC UA flere platforme, herunder Apple, Android, Linux og Windows, hvilket giver en betydeligt bredere kompatibilitet.
Både OPC Classic og UA deler flere kernefunktioner som f.eks. opdagelse af lokale servere og netværksservere, hierarkisk datarepræsentation og kontrollerede læse-/skriveoperationer baseret på adgangstilladelser. Derudover er OPC UA kompatibel med en bred vifte af hardware, herunder traditionelle computere, programmerbare logiske controllere, mikrocontrollere og cloud-baserede servere.
Formatering af meddelelser og sikkerhed i OPC UA
Udveksling af meddelelser i OPC UA sker både på enhedsniveau og på højere systemniveauer ved hjælp af to primære formater: Binær UA og XML. Disse formater definerer, hvordan meddelelser kodes og afkodes.
Binær UA er mest udbredt på udstyrsniveau, fordi det kræver mindre processorkraft og giver højere ydelse. Den er designet til effektiv kodning og afkodning med omhyggelig hensyntagen til datastørrelsen for at optimere hastigheden.
XML bruges derimod til informationsudveksling på højt niveau. Klienter, der bruger OPC UA-protokollen, kan fortolke XML-baserede meddelelser, som giver robuste muligheder for serialisering og deserialisering, hvilket gør XML mere kraftfuld til kompleks datahåndtering.
Når det gælder sikkerhed, er OPC Classic afhængig af Microsofts COM- og DCOM-protokoller. OPC UA introducerer sin egen omfattende sikkerhedsstrategi, der omfatter Public Key Infrastructure (PKI) og x.509-certifikater, der er branchestandard. Den understøtter også autentificering, kryptering, autorisation og andre avancerede sikkerhedsforanstaltninger for at sikre dataintegritet og -fortrolighed.
Protokolkommunikation
OPC UA bruger to transportprotokoller til at definere kommunikationen mellem klienten og serveren: OPC TCP og SOAP/HTTP(s). OPC TCP er en dedikeret protokol, hvilket betyder, at kun OPC UA-klienter kan fortolke den transmitterede information. Kommunikationen er tovejs mellem klient og server og er sikkert beskyttet i en binær struktur.
Meddelelser, der sendes via SOAP, bruger HTTP(s). I modsætning til OPC TCP giver denne tilgang flere muligheder for datafortolkning og kan endda tilgås via en almindelig webbrowser. Denne metode er meget udbredt i industrielle miljøer.
OPC UA-fordele og anvendelser i IIoT
OPC UA-protokollen muliggør interoperabilitet på tværs af platforme og giver samtidig sikkerhed og skalerbarhed. Den betragtes i vid udstrækning som en vigtig standard for at opnå IIoT-systemintegration.
Kommunikationen via OPC UA er gennemsigtig, hvilket reducerer integrationsudfordringerne mellem forskellige producenter betydeligt. Derfor er producenterne i stigende grad forpligtet til at gøre alle relevante oplysninger tilgængelige ved hjælp af denne protokol.
Netilion-økosystem – IIoT-arkitektur
OPC UA giver en klar og effektiv metode til at integrere data fra feltudstyr i systemer på højere niveau. Mens MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) også ofte bruges til direkte tilslutning af enheder, er OPC UA stadig en hjørnesten for struktureret og sikker dataudveksling i industrielle miljøer.
OPC UA med JavaScript, JSON og REST API'er
En af de vigtigste udfordringer i IIoT er at bruge indsamlede data til analyse for at generere brugbar viden. OPC Foundation har demonstreret eksempler på anvendelse af OPC UA med API'er, og lignende tilgange kan implementeres ved hjælp af IIoT-tjenester som Netilion.
Netilion Connect er en API-baseret forbindelsestjeneste, der inkluderer en OPC-server-add-on, der giver ligefrem integration med OPC UA-klienter. Via en OPC UA-server kan data problemfrit integreres i andre løsninger såsom MES eller SCADA.
Der er flere fordele ved at bruge en OPC UA-server som forbindelseslag for klientprogrammer. Den kræver ingen lokal installation, hvilket reducerer de indledende omkostninger til infrastruktur og derefter til den løbende vedligeholdelse. Alt, hvad der er brug for, er en internetforbindelse, hvilket gør implementeringen hurtig og omkostningseffektiv.
Dataindsamling er typisk afhængig af JSON til programmering og JavaScript til implementering. I takt med at it og automatisering fortsætter med at smelte sammen, vil programmeringssprog blive mere og mere almindelige i industrielle miljøer.
