В производственных процессах и на установках множество промышленных протоколов Ethernet, таких как EtherNet/IP, PROFINET или EtherCAT, используются в различных сетях для удовлетворения конкретных требований к топологии, скорости передачи данных или гарантированной задержке. И хотя эти протоколы связи открыты, они часто несовместимы, что приводит к фрагментации сетей, которые не могут “разговаривать” друг с другом.

OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) была разработана для решения этой проблемы, позволяя промышленным устройствам, работающим по разным протоколам и на разных платформах (например, Windows, Mac или Linux), взаимодействовать друг с другом. И OPC UA выходит за рамки промышленного Ethernet по своему охвату, включая устройства вплоть до самого низкого уровня пирамиды автоматизации — полевые устройства которые обрабатывают реальные данные, такие как датчики, исполнительные механизмы и двигатели, и на самом высоком уровне, включая такие системы, как SCADA (диспетчерское управление и сбор данных), MES (производственные исполнительные системы) и ERP (планирование ресурсов предприятия), а также облачные сервисы.

Стандарт OPC — это серия спецификаций, управляемых Фонд OPC Foundation, которые определяют интерфейс между клиентами и серверами или серверами и сервосервисами, включая доступ к данным в режиме реального времени, мониторинг аварийных сигналов и событий, доступ к историческим данным и другим приложениям. Первоначальный стандарт OPC, ныне называемый OPC Classic, был ограничен операционными системами Microsoft Windows. С внедрением OPC UA технология стала независимой от платформы.

Ключом к способности OPC UA обеспечивать связь между сетями разных поставщиков и на разных платформах является его метод моделирования данных. OPC UA сохраняет не только сами исходные данные (например, значение “15”), но также их контекст и любые ограничения или параметры, связанные с данными (например, “градусы Цельсия”). Благодаря стандартизированным семантическим описаниям любое устройство с поддержкой OPC UA может находить и использовать необходимые ему данные. Четырьмя наиболее важными моделями данных в OPC UA являются доступ к данным (DA), аварийные сигналы и условия (AC), доступ к историческим данным (HA) и программы (Prog). Эти основополагающие модели также могут быть использованы в качестве основы для других моделей данных, специфичных для конкретного приложения или процесса.

Первоначально OPC был представлен с моделью взаимодействия клиент-сервер, но в 2018 году стало доступно расширение publish-subscribe (оно же PubSub). Версия клиент-сервер поддерживает связь «точка-точка» и основана на TCP/IP, поэтому она не способна поддерживать связь в режиме реального времени. Версия PubSub поддерживает взаимодействие «один ко многим» (один издатель с любым количеством подписчиков) и может быть реализована с созданием сетей с временными ограничениями, позволяющий OPC UA обеспечивать жесткую связь в режиме реального времени — со спецификациями времени цикла, задержки и дрожания, которые конкурируют с детерминированными протоколами Промышленного Ethernet.

В связи с этим возникает вопрос: заменит ли OPC UA промышленный Ethernet?

Несмотря на явное совпадение OPC UA с TSN и детерминированными протоколами промышленного Ethernet реального времени, представляется маловероятным, что OPC UA заменит промышленный Ethernet в ближайшем будущем. Одна из причин заключается в том, что эти две технологии ориентированы на разные результаты. Преимущество OPC UA, даже с поддержкой TSN связи в режиме реального времени, заключается в том, что он позволяет взаимодействовать различным сетям, особенно на заводском и корпоративном уровнях. Промышленный Ethernet, с другой стороны, в первую очередь предназначен для связи между полевыми устройствами и контроллерами. Эти два стандарта могут и, скорее всего, будут сосуществовать еще долгое время.

Однако по мере того, как внедрение Industry 4.0 и IIoT (промышленный интернет вещей) становится все более распространенным, возможно — и, по мнению некоторых экспертов, вероятно, — что OPC UA с TSN начнут вытеснять промышленный Ethernet в этих приложениях.

На самом деле, Корпорация Майкрософт (давний партнер OPC Foundation) утверждает, что OPC UA “широко признана ключевой технологией связи и моделирования данных для Индустрии 4.0”. И Индустрия 4.0, и IIoT требуют, чтобы промышленные сети были интегрированы как горизонтально (от машины к машине), так и вертикально (от полевых устройств к уровню предприятия и систем корпоративного уровня), с большим количеством устройств, подлежащих управлению, и, в свою очередь, с огромными объемами данных, подлежащих обработке.

OPC UA обеспечивает как горизонтальную, так и вертикальную интеграцию, а также связь и управление устройствами и данными из любой части сети, от полевых условий до предприятия. И это делается в независимом от платформы и поставщика решении со встроенной системой безопасности (методы управления доступом, аутентификацией, подписью сообщений, шифрованием и протоколированием).

Это видео от OPC Foundation дает краткий обзор OPC UA.

Вам так же может быть интересно:

Повторитель (сплиттер) сигнала энкодера РДПУ.465645.002 предназначен для обеспечения гальванической развязки 2500 В между входным и выходными сигналами, а так же дублирования сигнала инкрементального энкодера с напряжением питания 5 В с комплиментарным выходным сигналом типа «Line Driver» A, A\, B, B и частотой до 1 МГц.