Основы OPC UA

Дек
5
2014

OPC Unified Architecture (UA) - на данный момент последняя спецификация OPC Foundation для систем автоматизации и управления.
OPC это стандарт промышленных коммуникаций, который позволяет производителям обмениваться данными, чтобы оптимизировать производство, принять нужные решения и сформировать отчеты.
OPC позволяет автоматизировать процесс передачи данных на производстве между эементами системы контроля типа PLC, распределенными системами управления, и системами анализа данных.
OPC обычно относят к уровню сети 3 и выше согласно стандартной сетевой модели.
OPC передает данные о процессе между сетью управления (Уровень 2) и сетью производства (Уровень 3).
Также он служит для обмена данными между сетью производства и уровнем бизнес процессов (Уровень 4).
Вкратце OPC это Modbus нового столетия.
Это не замена низкоуровневым протоколам типа 4-20 mA, HART, PROFIBUS, или Foundation Fieldbus.
Вместо этого, OPC организовывает высокоуровневые коммуникации.

OPC UA

OPC это больше не акроним. Когда OPC впревые был представлен в 1996 году, он являлся акронимом от "OLE for Process Control" и был ограничен операционной системой Windows. Сейчас OPC доступна на других ОС и имеет множество применений вне процессов управления. Так что оригинальное название OLE больше не соответствует действительности. OPC это просто OPC.

Первый вариант OPC (сейчас называемый классическим) был построен на распределенной объектной модели (DCOM) для обмена данными. DCOM очень мощный и нибкий, но представляет некоторые проблемы для тех, кито го конфигурирует. Вместо DCOM, OPC UA основывается на механизме веб-сервисов для обмена данными. OPC UA также использует объекты, чтобы лучше описывать данные. Все это позволяет быть уверенным, что OPC UA будет даже лучше для распространения на всем производстве. Конечно, со всеми теми преимуществами, что предлагает новая технология главным вопросом остается обеспечение безопасности.

Переход на веб-сервисы

Переход на веб-сервисы в OPC UA это то, что пользователи замечают в первую очередь. Два из наиболее больших приемуществ веб-сервисов это простота коммуникаций между сетями и независимость от специфики операционных систем. Основная проблема при этом - это обеспечение бесзопасности для передаваемых данных. Возможно, наибольшее техническое превосходство сервисов это то, что они позволяют OPC взаимодействовать через один порт, исплользуя протокол, который большинство файрволов пропускают без ограничений. Это свойство может помочь интеграторам проще устанавливать систему для коммуникации между сетями. Многие файрволлы изначально сконфигурированы, чтобы пропускать трафик через порт 80. Раньше DCOM требовал для работы несколько портов. Это требовало дополнительно конфигурации, но большинство пользователей не не имели времени, чтобы изучить как это сделать. Ко всему прочему, веб-сервисы не привязаны к специфичной ОС. Так что производители имеют время для реализации OPC серверов к своему оборудованию и не Windows-ОС. Производители уже работают над PLC, которые включают нативную поддержку OPC, которые не требую внешнего компьютера. Однако,такая реализация может быть не такой простой, как выглядит, потому что приложения автоматизации (HMI, исторические тренды, автоматизация и контроль процессов) обычно требуют ПК. Тем не менее, это очень удобно взаимодействовать с PLC, используя OPC без необходимости использования промежуточного компьютера под управлением Windows.

Объектно-ориентированная модель

Классический OPC имеет простую модель данных. Каждая спецификация OPC хранит отдельный аспект данных. К примеру, спецификация OPC Data Access (DA) обращается с данными в реальном режиме времени; спецификация OPC Historical Data Access (HDA) архивными данными; OPC Alarms and Events (A&E) обменивается событиями итд. К тому же, классический OPC представляет каждую спецификацию отдельно, в виде отдельных библиотек и модулей. Это приводит к тому, что конечные пользователи тратят время, чтобы сопоставить названия тегов реального времени и их архивных дублеров. Даже больше, некоторые приложения автоматизации не могут сделать это в принципе.

OPC UA предоставляет объединеную модель, то есть когда приложение, использующее эту технологию посылает значение, измеренной температуры, приемник может сохранить значение реального времени, любое соспоставленное архивное значение и даже аварию или событие. Все эти данные доступны как один OPC тег. OPC сервер может ассоциировать все эти данные вместе, так что OPC клиенту не придется проделывать эту работу. К примеру, в DCOM OPC, конечные пользователи заинтересованы в текушем значении давления с OPC DA сервера, после чего они читают изменение давления во времени с OPC HDA сервера, а после чего читают связанные с этим значением события с OPC A&E сервера. А пользователи стандарта OPC UA могут просто считать всю эту информацию с одного OPC UA сервера.

OPC UA также предоставляет возможность создавать более сложные объекты. К примеру, инженер может создать насосную станцию, в которую включить сразу несколько параметров разных температур, датчиков уровня, давления, расхода и вибрации. Инженеры смогут даже ассоциировать схематичные диаграммы управления и обслуживания процессом. Это предоставляет мощный механизм для интеграторов различных компаний, чтобы делиться данными без пересоздания их собствнных приложений.

Интеграция снизу: OPC в корпоративную систему управления

OPC UA предлагает объектную модель для данных производства, а веб-сервисы позволяют приложениям OPC передавать данные через сети и интернет. HMI позволяет передавать события от оборудования в систему обслуживания. Модуль архивов позволяет передавать вычисления в разные инженерные системы. С тем же успехом системы инвентаризации способны легко получать производственные диаграммы напрямую от оборудования автоматизации.

Данные измерений с уровня производства нашли свой путь в корпоративную сеть и позволили различным приложениям получить приемущества от использования актуальных данных. К примеру, корпоративные системы управления, такие как Maximo, Indus, IFS, и Ivara способны получать данные о состоянии оборудования, чтобы выработать программы его обслуживания. Приложения ERP, такие как SAP, Oracle, PeopleSoft, JD Edwards, и Baan, позволяют получать информацию об оборудовании и даже посылать производственные отчеты без лишних ручных действий.

Безопасность: новый вызов автоматизации

OPC UA делает относительно легкими коммуникацию между приложениями. Так что новый вызов для специалистов заключается в обеспечении безопасности их системот нежелательных подключений. Веб-сервисы делают беспроблемными коммуникации между сетями и файрволлами, тем самым образуя нежелательную дыру в защите. Однако, в отличии от IT систем, системы автоматизации предназначены для производства и безопасности. Поэтому специалистам в области автоматицазии необходимо знать как обеспечить безопасность и дать доступ всем тем, кому это нужно. Необходимо в первую очередь разбираться с тем, как производители обеспечивают три основых столпа безопасных подключений: авторизацию, аутентификацию и шифрование данных. В данный момент многие приложения либо уже используются, либо разрабатваются без какой либо защиты. Единственное на что надеются производители, то, что хакеры не разберуться как работает система и не смогут ничего с ней сделать.

OPC UA унифицирует существующие спецификации OPC. Это позволяет производствам заменять существующие связи DCOM на web-сервисы. Также стандарт вводит понятие объектов, которые позволяют рабочим на различных этапах производства иметь доступ к одним данным разными методами. Это в свою очередь позволяет создавать различные отчеты и аналитику, без лишних запросов к данными из разных источников. Главная задача перед компаниями, внедряющими OPC UA - защитить данные от неавторизованного доступа.




content bottomleft content bottomright