Användning av OPC UA i IIoT-lösningar
Datautbyte mellan traditionella automationssystem och molnbaserade tjänster väcker ofta oro kring kompatibilitet och säkerhet. OPC UA erbjuder säkra funktioner som bidrar till att hantera dessa orosmoment på ett effektivt sätt.
Kortfattat
- OPC (Open Platform Communications) har länge varit en standard inom industriella tillämpningar och erbjuder snabb och enkel implementering, men med vissa begränsningar gällande skalbarhet och flexibilitet.
- OPC UA (Unified Architecture) utvecklades som en signifikant förbättring som möjliggör säker och standardiserad kommunikation mellan automatiserade processer och IT-system på olika plattformar.
- Dess arkitektur har stöd för bättre skalbarhet, kompatibilitet och avancerade säkerhetsfunktioner, vilket gör den väl lämpad för moderna industrimiljöer.
- För IIoT-tillämpningar ger OPC UA många fördelar tack vare den förbättrade kompatibiliteten.
Vad är OPC UA?
Protokollet OPC UA lanserades 2008 och har blivit en av de främsta standarderna för att säkerställa kompatibilitet mellan digitala system. Denna lösning fungerar fullt ut med koncept som IIoT.
En viktig fördel är att OPC UA är fullt kompatibel med OPC Classic och dess funktioner. Medan OPC Classic endast fungerar på Windows-system har OPC UA stöd för flera olika plattformar, som Apple, Android, Linux och Windows, vilket innebär betydligt bredare kompatibilitet.
OPC Classic och UA har många kärnfunktioner gemensamt, till exempel identifiering av lokala servrar och nätverksservrar, hierarkisk datarepresentation samt kontrollerade läs-/skrivåtgärder baserade på åtkomstbehörigheter. OPC UA är dessutom kompatibelt med många olika typer av maskinvara, bland annat traditionella datorer, programmerbara styrsystem, styrprocessorer och molnbaserade servrar.
Meddelandeformat och säkerhet i OPC UA
Meddelandeutbyte i OPC UA sker både på enhetsnivå och på högre systemnivåer med hjälp av två primära format: Binary UA och XML. Dessa format definierar hur meddelanden kodas och avkodas.
Binary UA används främst på utrustningsnivå eftersom det kräver mindre datorkapacitet och ger högre prestanda. Det utformades för effektiv kodning och avkodning, med stor hänsyn till datastorleken för att optimera hastigheten.
XML, å andra sidan, används för informationsutbyte på hög nivå. Klienter som använder protokollet OPC UA kan tolka XML-baserade meddelanden som har robust kapacitet för serialisering och deserialisering. Det gör XML mer effektivt för komplex datahantering.
När det gäller säkerhet förlitar sig OPC Classic på Microsofts COM- och DCOM-protokoll. OPC UA har ett eget omfattande säkerhetsramverk som innefattar offentliga nycklar (Public Key Infrastructure – PKI) och x.509-certifikat enligt branschstandard. Det har också stöd för autentisering, kryptering, auktorisering och andra avancerade säkerhetsåtgärder som garanterar dataintegritet och konfidentialitet.
Protokollkommunikation
OPC UA använder två transportprotokoll för att definiera kommunikationen mellan klient och server: OPC TCP och SOAP/HTTP(s). OPC TCP är ett dedikerat protokoll, vilket innebär att endast OPC UA-klienter kan tolka den information som överförs. Kommunikationen är dubbelriktad mellan klient och server och säkert packad i en binär struktur.
Meddelanden som överförs via SOAP använder HTTP(s). Till skillnad från OPC TCP har denna metod större möjligheter till datatolkning och kan till och med användas via en vanlig webbläsare. Denna metod används i stor utsträckning i industrimiljöer.
OPC UA – fördelar och användningsmöjligheter i IIoT
OPC UA-protokollet möjliggör kompatibilitet mellan plattformar samtidigt som det säkerställer säkerhet och skalbarhet. Det betraktas allmänt som en huvudstandard för att uppnå IIoT-systemintegration.
Kommunikationen genom OPC UA är transparent och minskar avsevärt integrationsutmaningar mellan olika tillverkare. Som ett resultat av detta ställs det allt högre krav på tillverkare att göra all relevant information tillgänglig med hjälp av detta protokoll.
Netilion-ekosystem – IIoT-arkitektur
OPC UA är en tydlig och effektiv metod för att integrera data från fältutrustning till system på högre nivå. Även om MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) också ofta används för direkt kommunikation mellan enheter förblir OPC UA en hörnsten för strukturerat och säkert datautbyte i industrimiljöer.
OPC UA med JavaScript, JSON och REST API:er
En av de främsta utmaningarna med IIoT är att utnyttja insamlade data till analyser för att generera användbara insikter. OPC Foundation har visat exempel på hur man kan tillämpa OPC UA med API:er, och liknande tillvägagångssätt kan implementeras med hjälp av IIoT-tjänster som Netilion.
Netilion Connect är en API-baserad konnektivitetstjänst som innehåller ett OPC-servertillägg, vilket gör integreringen med OPC UA-klienter okomplicerad. Med en OPC UA-server kan data integreras sömlöst i andra lösningar som MES eller SCADA.
Att använda en OPC UA-server som ett anslutningsskikt för klientapplikationer ger flera fördelar. Det behövs ingen lokal installation, de initiala infrastrukturkostnaderna blir lägre och det krävs mindre underhållsarbete. Allt som behövs är en internetuppkoppling, vilket gör implementeringen snabb och kostnadseffektiv.
Datainsamlingen bygger vanligtvis på JSON för programmering och JavaScript för implementering. I takt med att IT och automation fortsätter att närma sig varandra blir programmeringsspråk allt vanligare i industrimiljöer.
