Tiêu chuẩn OPC UA – Giao thức nền tảng cho Smart Factory và Industry 4.0

Chuyển đổi kỹ thuật số là công việc ưu tiên cho các nhà sản xuất trong trong nền công nghiệp 4.0. Máy tính và công nghệ tự động đã kết hợp với nhau để tạo ra khả năng thay đổi thế giới và thị trường toàn cầu đã được chuyển biến hoàn toàn từ những kết hợp này. Để cạnh tranh trên toàn cầu, các nhà sản xuất đang tìm cách kết nối các máy nhà máy với điện toán đám mây và trở nên linh hoạt hơn trong sản xuất của họ để đáp ứng kỳ vọng của khách hàng. Tuy nhiên, họ lại ngại thay đổi máy móc của họ bởi vì làm như vậy có vẻ quá mạo hiểm, đắt tiền, không an toàn, và dễ xâm nhập, đặc biệt là cho nhiều loại thiết bị trong nhà máy.

Tuy nhiên, những phát triển công nghệ gần đây giải quyết những rào cản này đối với việc chuyển đổi nhà máy thông minh, giúp các công ty kết nối với đám mây để quản lý dữ liệu và thiết bị, hiểu rõ hơn và tận dụng khả năng học máy. Xương sống của kết nối này là Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA), giúp đơn giản hóa khả năng tương tác và cho phép các nhà sản xuất bắt đầu chuyển đổi các tài sản của họ thành các nhà máy thông minh – nhà máy số.

OPC DA VÀ OPC UA

OPC được viết tắt từ OLE for Process Control, OLE là Object Linking and Embedding là công nghệ một thời nổi đình nổi đám của Microsoft – Công nghệ COM/DCOM

OPC UA là một tiêu chuẩn đảm bảo kết nối mở, khả năng tương tác, bảo mật và độ tin cậy của các thiết bị và hệ thống tự động hóa công nghiệp .  OPC UA được công nhận rộng rãi là công nghệ mô hình hóa dữ liệu và truyền thông chính cho sáng kiến ​​Công nghiệp 4.0. Nó hoạt động với nhiều nền tảng phần mềm, hoàn toàn có khả năng mở rộng và đã được áp dụng rộng rãi trên nhiều ngành vì tính linh hoạt của nó.

Kiến trúc hệ thống sử dụng tiêu chuẩn kết nối OPC – UA

OPC Unified Architecture (UA) là một tiêu chuẩn công nghệ truyền thông mới được phát hành lần đầu tiên bởi OPC Foundation vào năm 2006 như là một cải tiến đối với người tiền nhiệm của nó, OPC Classic. OPC UA bao gồm tất cả các chức năng được tìm thấy trong OPC Classic. Điều này được thực hiện bằng cách tập hợp các thông số kỹ thuật khác nhau của OPC Classic vào một điểm vào duy nhất cho một hệ thống cung cấp DA và A & E hiện tại, kết hợp với lịch sử của cả hai.

OPC UA là gì

OPC UA là thế hệ tiếp theo của công nghệ OPC. OPC UA là một cơ chế an toàn, cởi mở, đáng tin cậy hơn để truyền thông tin giữa các máy chủ và máy khách. Nó cung cấp nhiều phương thức truyền tải mở, bảo mật tốt hơn và mô hình thông tin hoàn chỉnh hơn OPC gốc, “OPC Classic”. OPC UA cung cấp một cơ chế linh hoạt và thích nghi để di chuyển dữ liệu giữa các hệ thống kiểu doanh nghiệp và các loại điều khiển, thiết bị giám sát và các cảm biến tương tác với dữ liệu thế giới thực.

OPC Classic vs2 OPC UA

Tại sao một kiến ​​trúc truyền thông hoàn toàn mới? OPC Classic bị giới hạn và không phù hợp với yêu cầu ngày nay để di chuyển dữ liệu giữa các hệ thống doanh nghiệp / Internet và các hệ thống kiểm soát các quy trình thực tạo và theo dõi dữ liệu trực tiếp. Những hạn chế này bao gồm:

  • Nền tảng phụ thuộc vào Microsoft – OPC Classic được xây dựng xung quanh DCOM (Distribution COM), một công nghệ truyền thông cũ hơn đang được nhấn mạnh bởi Microsoft
  • Mô hình dữ liệu không đủ – OPC Classic thiếu khả năng thể hiện đầy đủ các loại dữ liệu, thông tin và mối quan hệ giữa các mục dữ liệu và hệ thống quan trọng trong thế giới được kết nối ngày nay
  • An ninh không đầy đủ – Microsoft và DCOM được nhiều người dùng cảm nhận vì thiếu loại bảo mật cần thiết trong một thế giới được kết nối với các mối đe dọa tinh vi từ virus và phần mềm độc hại.
  • Các thương hiệu lớn tham gia OPC UA Foundation

OPC UA là công nghệ truyền thông đầu tiên được xây dựng đặc biệt để sống trong “vùng không có người can thiệp nơi dữ liệu phải đi qua tường lửa, nền tảng chuyên dụng và các rào cản bảo mật để đến nơi mà dữ liệu đó có thể được chuyển thành thông tin. OPC UA được thiết kế để kết nối các cơ sở dữ liệu, các công cụ phân tích, các hệ thống doanh nghiệp (ERP) và các hệ thống doanh nghiệp khác với dữ liệu thực tế từ các bộ điều khiển, bộ cảm biến, thiết bị truyền động và thiết bị giám sát tương tác với các quá trình thực. dữ liệu thế giới.

OPC UA sử dụng nền tảng có thể mở rộng, nhiều mô hình bảo mật, nhiều lớp vận chuyển và mô hình thông tin tinh vi để cho phép bộ điều khiển chuyên dụng nhỏ nhất tương tác tự do với các ứng dụng máy chủ phức tạp, cao cấp. OPC UA có thể giao tiếp bất cứ điều gì từ trạng thái thời gian chết đơn giản đến một lượng lớn thông tin trên toàn cây rất phức tạp.

 

Lợi ích của OPC – UA cho kết nối của nhà máy

Có sáu tính năng chính mà OPC UA mang đến cho người dùng cuối:
– Dễ sử dụng
– Cắm và chạy
– Độ tin cậy và dự phòng cao
– Hiệu suất nâng cao – Hỗ trợ đa nền tảng
– Kế hoạch di chuyển dễ dàng cho các sản phẩm OPC hiện có cho UPC OPC Công nghệ.
Tính năng cuối cùng là kế hoạch di chuyển dễ dàng — rất quan trọng cho thành công của nó.

Lợi ích của kết nối OPC- UA

Mặc dù OPC UA là một kiến ​​trúc mới mang tính cách mạng, nó vẫn cung cấp một cơ chế di chuyển tiến hóa vững chắc để cho phép các sản phẩm OPC hiện có được cắm vào và nhận (Plug and Play) được nhiều lợi ích của công nghệ OPC UA.

Ứng dụng của OPC UA

OPC UA có thể được sử dụng để kiểm soát giám sát, bây giờ loại bỏ việc sử dụng các hệ thống trung gian dựa trên Windows để hợp lý hóa quá trình truyền dữ liệu từ trường và kiểm soát các cấp theo chiều dọc đến cấp quản lý và doanh nghiệp.

 

Giao thức truyền tải thông tin OPC UA trong điều khiển giám sát truyền thống

 

Tuy nhiên, OPC UA cũng thích hợp cho truyền thông M2M giữa nhiều bộ điều khiển từ các nhà cung cấp khác nhau ở cấp độ kiểm soát. Điều này cho phép một ngôn ngữ chung giữa việc kiểm soát thiết bị và cảm biến để truyền dữ liệu một cách an toàn và đáng tin cậy giữa các hệ thống và hệ thống con trong các ứng dụng máy thông minh.

UPC OPC cho phép truyền thông M2M trong các máy thông minh

 

Thiết bị ứng dụng OPC UA

Trong khuôn khổ bài viết chúng tôi xin giới thiệu OPC UA Server tích hợp ngay trên CPU của PLC S7-1500, cho phép SCADA truy cập một cách dể dàng đến PLC này từ mọi ngõ ngách trên thế giới thông qua Internet với tính bảo mật rất cao. Trong mô hình này PLC được kết nối một cách trực tiếp vào Internet mà không cần thông qua một phần mềm nào đó chạy trên máy tính như trước đây. Các hãng khác bạn đọc cần tư vấn xin liên hệ trực tiếp.

PLC S7-1500 kết nối trực tiếp với SCADA sử dụng đường truyền dữ liệu là Internet

Ngày nay, SCADA được đám mây hóa (Cloud-based SCADA) và mọi việc thu thập dữ liệu, tính toán, sự kiện, báo động, điều khiển, lưu trữ lược sử và phân tích dữ liệu được thực hiện bởi những Server chạy trên Cloud. Các Server này sẽ kết nối trực tiếp với các PLC S7-1500 bố trí ở các nhà máy trên thế giới. Các hệ thống và thiết bị đầu cuối là các Client và các ứng dụng với mục đích là để hiển thị, cung cấp giao diện điều khiển, giao diện quản lý và giao diện trích xuất dữ liệu.Tập đoàn Siemens hiện nay đã đưa vào vận hành Cloud riêng của mình nhằm cung cấp hệ điều hành điện toán đám mây nền tảng cho Industrial Internet of Things và trong đó có Cloud-based SCADA mà giao thức nền tảng là OPC UA – Đó chính là MindSphere.
Đối với các tập đoàn đa quốc gia sở hữu mạng lưới các nhà máy hoạt động phân bố ở các nước khác nhau trên thế giới, việc số hóa và đưa SCADA chạy trên hệ điều hành điện toán đám mây là rất cấp thiết. Điều này đòi hỏi việc thiết kế các hệ thống điều khiển và SCADA ngay từ ban đầu phải cân nhắc đến giao thức công nghiệp cho phép kết nối, trao đổi dữ liệu nhanh, dữ liệu lớn và bảo mật cao – đó chính là OPC UA.

 

Cloud-based SCADA với OPC UA và MindSphere

 

 

Đăng ký để nhận tin từ chúng tôi.
Đăng ký để nhận được những thông tin mới nhất giúp ích cho việc số hóa sản xuất và chuỗi cung ứng của bạn.
Bạn có thể hủy bỏ đăng ký khi cảm thấy thông tin không phù hợp