Предыдущая публикация
OPC UA и межмашинное взаимодействие (М2М)
Протокол OPC UA предназначен для решения двух задач автоматизации: взаимодействие между поставщиками устройств и решение проблемы несовместимости устройств на транспортном уровне. В статье Антонио Армента, опубликованной в журнале Control Automation рассматривается вопрос интеграции OPC UA и среды межмашинного взаимодействия Machine-to-Machine.
Современные производственные мощности все больше полагаются на высокие уровни горизонтальной и вертикальной интеграции между системами и между машинами. Горизонтальная интеграция относится к взаимосвязям между процессами и машинами на одном иерархическом уровне, что позволяет целым заводам общаться практически в реальном времени. Вертикальная интеграция, как определено в пирамиде автоматизации ISA-95 (международный стандарт для разработки интерфейса между предприятиями и управляющими системами), представляет собой передачу данных между несколькими бизнес-уровнями. Она охватывает взаимодействие оборудования на уровне полевых устройств, ПЛК, SCADA систем, инструментов управления операциями и программного обеспечения для планирования ресурсов предприятия.
Пирамидальная модель для интеграции автоматизации
Современные производственные мощности все больше полагаются на высокие уровни горизонтальной и вертикальной интеграции между системами и между машинами. Горизонтальная интеграция относится к взаимосвязям между процессами и машинами на одном иерархическом уровне, что позволяет целым заводам общаться практически в реальном времени. Вертикальная интеграция, как определено в пирамиде автоматизации ISA-95 (международный стандарт для разработки интерфейса между предприятиями и управляющими системами), представляет собой передачу данных между несколькими бизнес-уровнями. Она охватывает взаимодействие оборудования на уровне полевых устройств, ПЛК, SCADA систем, инструментов управления операциями и программного обеспечения для планирования ресурсов предприятия.
Пирамидальная модель для интеграции автоматизации
Эффективный поток коммуникации между платформами, как по горизонтали, так и по вертикали, никогда не был столь важен. Этот тип связи чаще всего называют Machine-to-Machine – Межмашинное взаимодействие или M2M. Хотя название подразумевает физические машины, концепция M2M также применяется к интерфейсу между машинами и программными приложениями и даже между двумя или более программными платформами.
Современные автоматизированные процессы часто включают в себя широкий спектр типов машин, программных приложений и сеть поставщиков и OEM-производителей. Архитектура такого процесса может быстро усложняться. Поэтому с тем, чтобы справиться с проблемой бесперебойного потока данных в такой среде, требуется надежное и гибкое решение. Для этого служит OPC UA.
Что такое OPC UA?
Унифицированная архитектура открытых платформ связи называется OPC UA. Реализация этого промышленного протокола связи увеличивается как по масштабу, так и по сложности. Рассмотрим интеграцию M2M и OPC UA в разрезе задач промышленности.
Сеть OPC UA для различных отраслей промышленности
Современные автоматизированные процессы часто включают в себя широкий спектр типов машин, программных приложений и сеть поставщиков и OEM-производителей. Архитектура такого процесса может быстро усложняться. Поэтому с тем, чтобы справиться с проблемой бесперебойного потока данных в такой среде, требуется надежное и гибкое решение. Для этого служит OPC UA.
Что такое OPC UA?
Унифицированная архитектура открытых платформ связи называется OPC UA. Реализация этого промышленного протокола связи увеличивается как по масштабу, так и по сложности. Рассмотрим интеграцию M2M и OPC UA в разрезе задач промышленности.
Сеть OPC UA для различных отраслей промышленности
Международные стандарты, поддерживаемые OPC UA
Достижение взаимодействия с OPC UA
Коммуникация между машинами обеспечивает сложные автоматизированные взаимодействия между различными системами и машинами, составляющими экосистему. Одной из основных проблем для достижения настоящей интеграции M2M сегодня является разнообразие устройств, программных платформ и протоколов, развернутых в экосистеме. Многие протоколы связи, как правило, являются проприетарными, что может привести к непреднамеренным разрозненным данным и еще больше усложнить ситуацию.
Для решения этой проблемы OPC UA использует унифицированную модель данных (Unified Data Model – UDM), одну из своих самых мощных функций. Эта модель обеспечивает взаимодействие, предоставляя общую структуру для представления и передачи данных между несколькими платформами.
Что такое узел в OPC UA?
Как указано в UDM, в OPC UA все, от простого датчика до абстрактной программной связи, представлено как узел. Каждый узел описывается своими атрибутами и ссылками. Некоторые из наиболее распространенных атрибутов узла включают:
NodeId: уникальный идентификатор.
DisplayName: читаемое имя для упрощения просмотра.
DataType: логическое, целое число, строка и т. д.
Value: текущие данные или статус, хранящиеся в узле.
Коммуникация между машинами обеспечивает сложные автоматизированные взаимодействия между различными системами и машинами, составляющими экосистему. Одной из основных проблем для достижения настоящей интеграции M2M сегодня является разнообразие устройств, программных платформ и протоколов, развернутых в экосистеме. Многие протоколы связи, как правило, являются проприетарными, что может привести к непреднамеренным разрозненным данным и еще больше усложнить ситуацию.
Для решения этой проблемы OPC UA использует унифицированную модель данных (Unified Data Model – UDM), одну из своих самых мощных функций. Эта модель обеспечивает взаимодействие, предоставляя общую структуру для представления и передачи данных между несколькими платформами.
Что такое узел в OPC UA?
Как указано в UDM, в OPC UA все, от простого датчика до абстрактной программной связи, представлено как узел. Каждый узел описывается своими атрибутами и ссылками. Некоторые из наиболее распространенных атрибутов узла включают:
NodeId: уникальный идентификатор.
DisplayName: читаемое имя для упрощения просмотра.
DataType: логическое, целое число, строка и т. д.
Value: текущие данные или статус, хранящиеся в узле.
Пример экрана настройки OPC UA, показывающий параметры атрибутов и ссылок
В то время как атрибуты помогают описать узел, ссылки помогают определить их отношения с другими узлами в системе. Узлы могут быть связаны между собой способами, которые могут обеспечить иерархию и структуру. Вот некоторые распространенные ссылки:
HasSubType: устанавливает вертикальные иерархии между узлами.
HasCause и HasEffect: устанавливает причинно-следственную связь. Это очень полезно для устранения неисправностей.
HasInterface: помогает реализовать стандартные интерфейсы связи, такие как TCP/IP.
HasProperty: связывает узлы с узлами свойств.
OPC UA поддерживает все известные типы данных, включая целые числа, строки, массивы и сложные структуры. Также поддерживаются пользовательские типы данных, что позволяет представлять абстрактные составные структуры.
Еще одной ключевой концепцией, относящейся к взаимодействию, является адресное пространство. В то время как унифицированная модель данных имеет дело со стандартным представлением данных, адресное пространство касается их структуры и организации. Используя приложение с поддержкой OPC UA, такое как Kepware, адресное пространство предоставляет пользователю системную структуру, объясняющую, как все связано.
Независимость транспортного уровня
Независимость транспортного уровня делает OPC UA высоко совместимым. Эту функцию также можно назвать «протокольно-независимой». Это еще одна причина, по которой OPC UA выделился и стал таким популярным. По сути, независимость транспортного уровня отделяет транспортный уровень от семантики, специфичной для протокола, позволяя различным протоколам использовать данные без внесения в них каких-либо изменений.
Некоторые протоколы связи, поддерживаемые OPC UA, включают TCP/IP, HTTP и HTTPS, MQTT (очень распространенный в приложениях Интернета вещей – IoT) и множество заводских протоколов на основе Ethernet.
Значение этой функции для ПО автоматизации невозможно переоценить. Многие современные системы включают в себя несколько протоколов связи, образуя сложный и неоднородный промышленный сетевой ландшафт. OPC UA решает эту проблему, предоставляя унифицированную систему благодаря независимости транспортного уровня.
Использование OPC UA для интеграции устаревших систем
Одним важным преимуществом, о котором стоит упомянуть, является интеграция между современными и устаревшими системами, обеспечиваемая этой функцией. OPC UA может помочь установить интерфейсы между устройствами, использующими старые протоколы связи, и новыми устройствами IoT, сосуществующими в одной экосистеме. Кроме того, протоколо-независимая природа OPC UA делает его перспективным, поскольку он может включать будущие протоколы по своей конструкции.
Таким образом, OPC UA способствует обеспечению взаимодействия, повышению эффективности работы, обеспечению масштабируемости в будущем и устранению изолированности данных.
Материал подготовлен Московским заводом тепловой автоматики
HasSubType: устанавливает вертикальные иерархии между узлами.
HasCause и HasEffect: устанавливает причинно-следственную связь. Это очень полезно для устранения неисправностей.
HasInterface: помогает реализовать стандартные интерфейсы связи, такие как TCP/IP.
HasProperty: связывает узлы с узлами свойств.
OPC UA поддерживает все известные типы данных, включая целые числа, строки, массивы и сложные структуры. Также поддерживаются пользовательские типы данных, что позволяет представлять абстрактные составные структуры.
Еще одной ключевой концепцией, относящейся к взаимодействию, является адресное пространство. В то время как унифицированная модель данных имеет дело со стандартным представлением данных, адресное пространство касается их структуры и организации. Используя приложение с поддержкой OPC UA, такое как Kepware, адресное пространство предоставляет пользователю системную структуру, объясняющую, как все связано.
Независимость транспортного уровня
Независимость транспортного уровня делает OPC UA высоко совместимым. Эту функцию также можно назвать «протокольно-независимой». Это еще одна причина, по которой OPC UA выделился и стал таким популярным. По сути, независимость транспортного уровня отделяет транспортный уровень от семантики, специфичной для протокола, позволяя различным протоколам использовать данные без внесения в них каких-либо изменений.
Некоторые протоколы связи, поддерживаемые OPC UA, включают TCP/IP, HTTP и HTTPS, MQTT (очень распространенный в приложениях Интернета вещей – IoT) и множество заводских протоколов на основе Ethernet.
Значение этой функции для ПО автоматизации невозможно переоценить. Многие современные системы включают в себя несколько протоколов связи, образуя сложный и неоднородный промышленный сетевой ландшафт. OPC UA решает эту проблему, предоставляя унифицированную систему благодаря независимости транспортного уровня.
Использование OPC UA для интеграции устаревших систем
Одним важным преимуществом, о котором стоит упомянуть, является интеграция между современными и устаревшими системами, обеспечиваемая этой функцией. OPC UA может помочь установить интерфейсы между устройствами, использующими старые протоколы связи, и новыми устройствами IoT, сосуществующими в одной экосистеме. Кроме того, протоколо-независимая природа OPC UA делает его перспективным, поскольку он может включать будущие протоколы по своей конструкции.
Таким образом, OPC UA способствует обеспечению взаимодействия, повышению эффективности работы, обеспечению масштабируемости в будущем и устранению изолированности данных.
Материал подготовлен Московским заводом тепловой автоматики
Следующая публикация
Нет комментариев