Cosa si intende per OPC UA? Spiegazione di concetti chiave e nozioni di base
OPC UA è l'acronimo di Open Platform Communications Unified Architecture. si riferisce a uno standard di interoperabilità per lo scambio di dati industriali. L'architettura OPC UA è stata sviluppata specificamente per le applicazioni in ambiente Industry 4.0 e Internet of Things (IoT).
Lo standard OPC originale era basato su Windows DCOM e progettato principalmente per l'uso locale. OPC UA, invece, è indipendente dalla piattaforma, orientato ai servizi e sviluppato per una comunicazione sicura attraverso le reti.
Questo standard consente una comunicazione scalabile e sicura tra un'ampia gamma di dispositivi e sistemi. Garantisce formati e protocolli di dati uniformi alle interfacce di vari componenti. Allo stesso tempo meccanismi di sicurezza completi proteggono la comunicazione.
Vantaggi per una comunicazione industriale connessa e sicura
Indipendenza della piattaforma
I sistemi possono comunicare tra loro in modo standardizzato, indipendentemente dal produttore, dal sistema operativo o dall'ambiente tecnico. L'architettura indipendente dalla piattaforma consente la comunicazione diretta da macchina a macchina. Di conseguenza, la collaborazione tra i diversi sistemi nelle applicazioni industriali viene migliorata.
Sicurezza
L'architettura utilizza moderne funzioni di sicurezza. I dati sono protetti tramite crittografia, autenticazione e autorizzazione, anche nelle reti aperte o nel cloud.
Le aziende mantengono il controllo sugli accessi, soddisfacendo al contempo i requisiti chiave per la protezione dei dati e la sicurezza informatica.
Flessibilità e scalabilità
L'architettura orientata ai servizi (SOA) di OPC UA fornisce le basi per una comunicazione flessibile e modulare. Utilizza interfacce standardizzate per lo scambio di dati e i servizi ed è indipendente dal protocollo di trasporto.
Supporta un'ampia gamma di protocolli, tra cui TCP/IP, HTTPS, MQTT e OPC UA su TSN. Questo consente a diversi dispositivi e sistemi di lavorare insieme senza soluzione di continuità, dai controller legacy ai moderni dispositivi IoT.
Il design strutturato e scalabile facilita l'integrazione di nuovi dispositivi o client OPC senza influire sui sistemi esistenti. Di conseguenza, la soluzione rimane adattabile a lungo termine e contribuisce a proteggere gli investimenti.
Standardizzazione
Lo standard OPC UA è gestito dalla OPC Foundation ed è riconosciuto a livello mondiale. Garantisce una comunicazione standardizzata e quindi una sicurezza di investimento a lungo termine.
È completato dalle specifiche di interfaccia , appositamente studiate per i singoli settori applicativi. Queste si basano sulla modellazione delle informazioni e consentono una descrizione chiara e orientata agli oggetti dei dati industriali, che è un requisito fondamentale per l'integrazione nei moderni sistemi dell’Industry 4.0.
Modelli di comunicazione flessibili per diverse esigenze industriali
La trasmissione dei dati avviene tramite un classico modello client-server o un principio publisher-subscriber (pub/sub) .
Entrambe le modalità si basano su un'architettura orientata ai servizi (SOA). Ciò significa che il software è costituito da diversi piccoli servizi specializzati che lavorano insieme su una rete. Questo sistema consente un'integrazione flessibile e scalabile nei moderni ambienti Industry 4.0.
Modello client-server
in questo modello il server funge da fornitore di dati. Iclient OPC possono richiedere, scrivere o sottoscrivere informazioni in modo specifico, come modifiche di dati, stati o allarmi.
La comunicazione avviene tramite servizi di accesso ai datistandardizzati. Questo consente a sistemi diversi di accedere ai dati secondo regole uniformi. Le nuove misure o i cambiamenti di stato sono rilevati rapidamente e possono essere utilizzati immediatamente per le interrogazioni o le attività di controllo.
Modello publisher-subscriber
In questo caso un publisher invia attivamente i dati a uno o più subscribers senza necessità di una richiesta diretta. Questo modello è particolarmente adatto ad applicazioni in tempo reale con destinatari multipli, ad esempio in grandi impianti o per la comunicazione macchina-macchina.
Utilizzando OPC UA su TSN, questo modello può essere applicato anche ad applicazioni critiche in termini di tempo nella produzione.
Modalità di integrazione flessibili per diversi ambienti industriali
I seguenti esempi illustrano i casi d'uso tipici della comunicazione OPC UA nell'interfaccia tra OT e IT.
1. Modernizzazione dei sistemi preesistenti tramite l'integrazione OPC UA
Molte macchine di precedenti generazioni funzionano ancora con interfacce proprietarie o protocolli obsoleti. Per integrarle nei moderni ambienti IT, sono utilizzate soluzioni di integrazione a posteriori per rendere accessibili digitalmente i controller esistenti.
Esse includono gateway hardware che collegano i controller direttamente a sistemi di livello superiore tramite OPC UA o MQTT. Soluzioni software come dataFEED OPC Suite di Softing integrano anche le apparecchiature legacy tramite server basati su Windows, senza necessità di alcuna modifica all'hardware della macchina.
2. Connessione e integrazione efficienti dei server OPC UA in strutture moderne
Un numero crescente di dispositivi negli impianti moderni è già dotato di server OPC UA integrato. Oggi la sfida principale consiste nell'integrare queste fonti di dati in modo semplice, sicuro ed efficiente.
Con OPC UA i dati delle macchine possono essere rilevati a livello centrale. Questi dati possono poi essere trasmessi alle piattaforme cloud o alle applicazioni di analisi utilizzando protocolli IT comuni come MQTT. Il risultato si concretizza in architetture IoT scalabili che semplificano lo scambio di dati tra i sistemi di produzione e IT, che rappresenta un fattore chiave per maggiore trasparenza ed efficienza nella produzione connessa.
3. Standardizzazione e integrazione tramite le specifiche di interfaccia e i modelli informativi OPC UA
Con la crescente digitalizzazione aumenta la necessità di interfacce standardizzate e di descrizioni semantiche dei dati . Le specifiche di interfaccia e i modelli informativi OPC UA forniscono le basi per la coerenza dei dati dei dispositivi e delle macchine.
Questa standardizzazione semplifica l'integrazione nelle piattaforme IoT, ad esempio attraverso spazi dei nomi unificati (UNS), e garantisce un'architettura dei dati a prova di futuro.
Modalità di integrazione flessibili per diversi ambienti industriali
L'integrazione dei dati industriali deve inserirsi perfettamente nei processi esistenti di un'azienda e nella sua infrastruttura IT e OT. Il software standard copre molti requisiti e semplifica l'implementazione. Per casi d'uso specifici sono disponibili diversi approcci tecnici:
- Soluzioni software basate su container per applicazioni flessibili e scalabili nelle moderne architetture IT
- Sistemi basati su Windows collaudati in ambienti tradizionali di produzione e aziendali
- Soluzioni hardware con interfacce aperte per l'accesso diretto ai dati delle macchine e dei controlli in fabbrica
Queste modalità consentono una comunicazione dei dati scalabile, sicura e a prova di futuro, che costituisce una base essenziale per l'Industry 4.0, l'IIoT e l'automazione end-to-end.
Software e hardware per OPC UA
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La nostra gamma prodotti comprende:
-
soluzioni software per la connettività, l'aggregazione e l'inoltro dei dati
- dataFEED OPC Suite: server OPC e middleware basati su Windows per garantire coerenza nel rilevamento e nella fornitura dei dati
- Secure Integration Server e edgeAggregator: piattaforme per l'aggregazione centralizzata dei dati e la loro gestione sicura
- edgeConnectors, edgePlugs, smartLink SW-HT, smartLink SW-PN: applicazioni basate su container per ambienti di integrazione flessibili e scalabili
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Strumenti di sviluppo
- OPC UA SDKs: librerie per lo sviluppo di server OPC UA e applicazioni client personalizzate
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Gateway hardware
- smartLink Gateways: per l'accesso in rete parallelo ai controller
- edgeGate, uaGates, eATM Manager Control Logix: per l'accesso diretto ai dati di controllo
