Bruk av OPC UA i IIoT-løsninger
Datautveksling mellom tradisjonelle automatiseringssystemer og skybaserte tjenester reiser ofte spørsmål om interoperabilitet og sikkerhet. OPC UA tilbyr sikre funksjoner som bidrar til å løse disse problemene på en effektiv måte.
I korte trekk
- OPC (Open Platform Communications) har lenge vært en standard i industrielle anvendelser, og tilbyr enkel og rask implementering, men med visse begrensninger i skalerbarhet og fleksibilitet.
- OPC UA (Unified Architecture) ble utviklet som en betydelig forbedring, og muliggjør sikker og standardisert kommunikasjon mellom automatiserte prosesser og IT-systemer på tvers av forskjellige plattformer.
- Arkitekturen støtter større skalerbarhet, interoperabilitet og avanserte sikkerhetsfunksjoner, noe som gjør den godt egnet for moderne industrielle miljøer.
- For IIoT-anvendelser gir OPC UA mange fordeler takket være den økte interoperabiliteten.
Hva er OPC UA?
OPC UA-protokollen ble lansert i 2008 og ble en av de viktigste standardene for å sikre interoperabilitet mellom digitale systemer. Denne løsningen er fullt ut i tråd med konsepter som IIoT.
En viktig fordel er at OPC UA er fullt kompatibel med OPC Classic og dens funksjoner. Mens OPC Classic kun fungerer på Windows-systemer, støtter OPC UA flere plattformer, inkludert Apple, Android, Linux og Windows, og tilbyr dermed betydelig bredere kompatibilitet.
Både OPC Classic og UA har flere kjernefunksjoner til felles, som lokal og nettverksserveroppdagelse, hierarkisk datarepresentasjon og kontrollerte lese-/skriveoperasjoner basert på tilgangstillatelser. I tillegg er OPC UA kompatibelt med et bredt spekter av maskinvare, inkludert tradisjonelle datamaskiner, programmerbare logiske kontrollere, mikrokontrollere og skybaserte servere.
Meldingsformatering og sikkerhet i OPC UA
Meldingsutveksling i OPC UA skjer både på enhetsnivå og høyere systemnivåer, ved hjelp av to primære formater: Binær UA og XML. Disse formatene definerer hvordan meldinger kodes og dekodes.
Binær UA brukes oftest på utstyrsnivå fordi det krever mindre prosessorkraft og gir høyere ytelse. Det ble designet for effektiv koding og dekoding, med nøye hensyn til datastørrelse for å optimalisere hastigheten.
XML brukes derimot til informasjonsutveksling på høyt nivå. Klienter som bruker OPC UA-protokollen kan tolke XML-baserte meldinger, som gir robuste muligheter for serialisering og deserialisering, noe som gjør XML kraftigere for kompleks datahåndtering.
Når det gjelder sikkerhet, er OPC Classic avhengig av Microsofts COM- og DCOM-protokoller. OPC UA introduserer sitt eget omfattende sikkerhetsrammeverk, som inkluderer Public Key Infrastructure (PKI) og bransjestandard x.509-sertifikater. Det støtter også autentisering, kryptering, autorisasjon og andre avanserte sikkerhetstiltak for å sikre dataintegritet og konfidensialitet.
Protokollkommunikasjon
OPC UA bruker to transportprotokoller for å definere kommunikasjonen mellom klienten og serveren: OPC TCP og SOAP/HTTP(s). OPC TCP er en dedikert protokoll, noe som betyr at bare OPC UA-klienter kan tolke den overførte informasjonen. Kommunikasjonen er toveis mellom klient og server og er sikkert pakket i en binær struktur.
Meldinger som overføres via SOAP, bruker HTTP(s). I motsetning til OPC TCP gir denne tilnærmingen bredere muligheter for datatolkning og kan til og med nås via en standard nettleser. Denne metoden er mye brukt i industrielle miljøer.
Fordeler og bruksområder for OPC UA i IIoT
OPC UA-protokollen muliggjør interoperabilitet på tvers av plattformer, samtidig som den sikrer sikkerhet og skalerbarhet. Den er allment ansett som en viktig standard for å oppnå IIoT-systemintegrasjon.
Kommunikasjon gjennom OPC UA er transparent, noe som reduserer integrasjonsutfordringene mellom forskjellige produsenter betydelig. Som resultat blir produsenter i økende grad pålagt å gjøre all relevant informasjon tilgjengelig ved hjelp av denne protokollen.
Netilion-økosystem – IIoT-arkitektur
OPC UA gir en klar og effektiv metode for å integrere data fra feltutstyr i systemer på høyere nivå. Selv om MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) også er vanlig brukt for direkte enhetskobling, er OPC UA fortsatt en svært viktig for strukturert og sikker datautveksling i industrielle miljøer.
OPC UA med JavaScript, JSON og REST API-er
En av de viktigste utfordringene i IIoT er å utnytte innsamlede data til analyse for å generere handlingsrettet innsikt. OPC Foundation har vist eksempler på anvendelse av OPC UA med API-er, og lignende tilnærminger kan implementeres ved hjelp av IIoT-tjenester som Netilion.
Netilion Connect er en API-basert tilkoblingstjeneste som inkluderer et OPC-server-tillegg, noe som gjør integrasjonen med OPC UA-klienter enkel. Gjennom en OPC UA-server kan data integreres sømløst i andre løsninger, som MES eller SCADA.
Å bruke en OPC UA-server som tilkoblingslag for klientanvendelser gir flere fordeler. Det krever ingen lokal installasjon, noe som reduserer de innledende infrastrukturkostnadene og det løpende vedlikeholdsarbeidet. Alt som trengs er en internettforbindelse, noe som gjør implementeringen rask og kostnadseffektiv.
Datainnsamling er vanligvis avhengig av JSON for programmering og JavaScript for implementering. Etter hvert som IT og automatisering fortsetter å konvergere, vil programmeringsspråk bli stadig mer vanlig i industrielle miljøer.
