OPC UA: Công nghệ thế hệ mới cho tiêu chuẩn truyền thông công nghiệp

Các kiến trúc OPC Unified (OPC UA), phát hành vào năm 2008, là một công nghệ tiêu chuẩn cho thông tin liên lạc tự động hóa công nghiệp. Đây là một nền tảng tích hợp tất cả các tiêu chuẩn công nghệ như OPC DA, HA và AE, v.v. Nó có tính năng đọc và ghi dữ liệu thời gian thực, truy cập lịch sử dữ liệu và chức năng xuất bản báo cáo/ cảnh báo.

Bằng cách sử dụng kiến ​​trúc đa nền tảng đáng tin cậy, OPC UA không còn cần phải dựa vào nền tảng Windows như OPC DA đã từng. Các sản phẩm OPC hiện có thể được triển khai trong các môi trường khác nhau, chẳng hạn như micro-controller hoặc trong phòng máy IT hoàn thành giao tiếp và khả năng tương tác giữa dữ liệu OPC và các sự kiện liên quan. Ngoài ra, vấn đề bảo mật cũng được cải thiện vì nó cung cấp xác thực tài khoản người dùng và quyền hạn giữa Máy chủ và Máy khách để bảo vệ quyền riêng tư của dịch vụ và bảo mật của việc truyền tin nhắn.

Ưu điểm của việc sử dụng công nghệ OPC UA

OPC được thiết kế để đóng vai trò trung gian giữa các nhà cung cấp phần cứng tự động và nhà phát triển phần mềm. Dựa trên giao diện OPC tiêu chuẩn, các thiết bị và phần mềm có thể giao tiếp với nhau để các nhà cung cấp dịch vụ có thể tập trung vào chuyên môn của họ mà không phải lo lắng về các vấn đề liên quan đến giao thức giao tiếp giữa phần cứng và phần mềm khi thực hiện truyền dữ liệu.

Công nghệ OPC UA mới nhất bao gồm các tính năng sau cung cấp nhiều tùy chọn hơn cho người dùng.

1. Đảm bảo tích hợp liền mạch với các sản phẩm dịch vụ OPC thông thường

Mô hình dữ liệu UA tương thích với OPC thông thường nhờ vào “Wrapper” cho phép chương trình UA được đóng gói trong công nghệ Microsoft COM. Tuy nhiên, những người dùng đầu tiên không cần nâng cấp OPC thông thường của họ vì “Wrapper” cho phép kết nối với các dịch vụ OPC UA mới được thêm vào..

2. Phá vỡ những hạn chế của OPC thông thường

Chức năng tương đương: tất cả các chi tiết kỹ thuật cổ điển cho COM OPC được bao gồm trên UA.

Nền tảng độc lập: có thể được triển khai trên bộ điều khiển nhúng hoặc trong cloud-based engine room, vv

An ninh: cung cấp mã hóa, xác thực và xác nhận giữa người sử dụng và dịch vụ.

Khả năng mở rộng: thêm chức năng mới mà không ảnh hưởng đến các ứng dụng và các chương trình hiện hành.

Mô hình thông tin toàn dải: có thể được sử dụng để xác định mô hình thông tin phức tạp.

3. Thiết kế đáng tin cậy

Thiết kế của UA đảm bảo chuỗi dữ liệu đến và xác thực nội dung khi thực hiện truyền thông điệp giúp đưa ra quyết định xử lý back-end và nâng cao độ chính xác của dữ liệu cho phần mềm ghi dữ liệu. Điều này là hoàn hảo để thực hiện trong các ứng dụng hệ thống sản xuất hoặc dịch vụ công nghiệp trong đó thời gian nhàn rỗi là bắt buộc. Bằng cách sử dụng chế độ dự phòng, OPA UA cung cấp hỗ trợ dự phòng để hệ thống có thể được nối lại trong thời gian thực hoặc trong một thời gian ngắn.

4. Cơ sở hợp tác công nghệ

Quỹ OPC hợp tác với nhiều nền tảng công nghệ khác nhau để kết hợp các mô hình dữ liệu từ nhiều công nghệ khác nhau vào OPC UA, có nghĩa là có thể đạt được khả năng tương tác trong công nghệ đồng thời cải thiện các ứng dụng liên quan đến tự động hóa công nghiệp, quy trình sản xuất, ERP, doanh nghiệp bán hàng, tự động hóa tòa nhà, bảo mật và các ngành công nghiệp lưới điện thông minh, v.v. Ví dụ: các nền tảng liên quan đến các thiết bị hiện trường, chẳng hạn như FDT Group, Fieldbus Foundation, HART Communication Foundation, PROFIBUS & PROFINET International, và các tổ chức liên quan đến tự động hóa tòa nhà như BACnet Interest Group và ISA95 của Hiệp hội Tự động hóa Quốc tế, v.v.

Giải pháp ICP DAS OPC UA

UA-5231 là bộ điều khiển thu thập dữ liệu đầu tiên được phát triển bởi ICP DAS, có thể được tích hợp với OPC UA Server, dịch vụ MQTT và các giao thức truyền dữ liệu khác. Dựa trên những lợi thế của kiến ​​trúc CPU dựa trên RISC, kích thước nhỏ gọn và mức tiêu thụ điện năng thấp, UA-5231 có thể được áp dụng cho nhiều môi trường trường khác nhau. Áp dụng OPC UA cho phép tích hợp các sản phẩm I/ O của ICP với các thiết bị của bên thứ ba và sau đó thông tin dữ liệu có thể được nhập vào SCADA phụ trợ, đám mây hoặc hệ thống ghi dữ liệu hoặc ra quyết định khác, do đó đáp ứng độ tin cậy, khả năng tương tác và bảo mật nhu cầu của hệ thống tự động hóa công nghiệp trong khi đáp ứng các yêu cầu của internet thông minh.

Với giao diện người dùng dựa trên web, người dùng có thể đăng nhập và định cấu hình bộ điều khiển thông qua trình duyệt web trên thiết bị di động hoặc PC.

Máy chủ OPC UA tiêu chuẩn IEC 62541 được chứng nhận bởi OPC UA Server OPC Foundation, giúp tích hợp các thiết bị tại chỗ và chủ động tải dữ liệu lên các hệ thống ứng dụng mà không phải lo lắng về các vấn đề đa nền tảng.

Thực hiện dự phòng máy chủ OPC UA. Sản phẩm ICP DAS OPC UA Client có thể cung cấp chức năng dự phòng cho Máy chủ để nâng cao độ tin cậy của hệ thống.

Chức năng PID có thể được sử dụng để kết hợp các thiết bị I / O từ xa để mô phỏng hệ thống điều khiển PID khi yêu cầu các giải pháp điều khiển máy tính tại chỗ.

Module Modbus TCP / RTU Master có thể được sử dụng để kết nối với tất cả các loại thiết bị Slave TCP / RTU tiêu chuẩn thông qua các cổng RS-485, RS-232 hoặc Ethernet trên bộ điều khiển. Do đó, khả năng mở rộng và linh hoạt có thể được cung cấp khi xây dựng một hệ thống đáp ứng các yêu cầu khác nhau của một loạt các ứng dụng.

MQTT Broker tuân thủ giao thức MQTT v3.1.1 và hỗ trợ quản lý phân phối thông điệp MQTT. Người dùng không cần xây dựng hệ thống Broker khi sử dụng liên lạc MQTT.

Chức năng giao tiếp MQTT cho phép giao tiếp giữa các thiết bị IoT và hệ thống OPC UA. UA-5231 sau đó tiến hành chức năng thu thập và quản lý dữ liệu, đồng thời, dữ liệu từ các thiết bị được quản lý bởi bộ điều khiển UA-5231 cũng có thể được chuyển đổi và xuất bản lên hệ thống IoT.

Tổng kết

Với sự xuất hiện của kỷ nguyên Công nghiệp 4.0, một nhà máy thông minh đòi hỏi phải có phản ứng thời gian thực và sản xuất tự động. Bộ điều khiển ICP DAS UA-5231 có thể giúp thực hiện việc tích hợp một loạt các chức năng vật lý hoặc ảo hóa. UA-5231 là một hệ thống điều khiển trung gian đa năng. Ở cấp thấp hơn, nó có thể tích hợp các cảm biến, thiết bị tại chỗ và ứng dụng IoT và ở cấp cao hơn, nó có thể tích hợp quản lý dự án, sản xuất và các ứng dụng quản lý khác.

Bằng cách sử dụng bộ điều khiển UA-5231, các nhà máy và doanh nghiệp có thể:

1. 1. Tạo tích hợp dọc dựa trên web của cả hệ thống ngược dòng và xuôi dòng.
   2. Tích hợp dữ liệu tại chỗ trong hệ thống back-end để phân tích thêm.
   3. Kết nối ngang từng hệ thống con.