OPC UA

OPC UA is zonder enige twijfel het meest gebruikte protocol voor machine-to-machine communicatie in de industrie. OPC UA staat voor OPC Unified Architecture, waarbij OPC op zijn beurt staat voor Open Platform Communications. Zijn op services gebaseerde architectuur en geïntegreerde informatiemodel maken OPC UA perfect voor digitalisering.

OPC UA werd in 2006 geïntroduceerd als opvolger van het klassieke OPC dat toen al een belangrijke standaard geworden was in wat men vandaag het verbinden van IT en OT noemt. Waar de insteek voor een nieuwe versie aanvankelijk vooral gericht was op het ontgroeien van de COM/DCOM-technologie van Windows, werd meteen ook de basis gelegd voor een universeel, platformonafhankelijk en breed inzetbaar protocol.

De OPC Foundation die het protocol beheert, noemt zich tegenwoordig met een knipoog de Verenigde Naties van automatisering, en daar heeft ze alle reden toe want alle grote namen in de industrie hebben OPC UA als de facto standaard aanvaard en werken mee aan de verdere uitbouw ervan.

Service-oriented architecture (SOA)

Een van de uitgangspunten van OPC UA is een op services gebaseerde architectuur. Dat houdt in dat alle functies die een machine, controller of wat dan ook kunnen uitvoeren als een service beschouwd worden waar anderen via OPC UA een beroep op kunnen doen.

Het ter beschikking stellen van data is de meest voor de hand liggende en meest gebruikte service in OPC UA maar via zogenaamde methods kunnen clients ook programma’s oproepen en initiëren die op een server gedefinieerd zijn. Een server zou bijvoorbeeld recepturen kunnen beheren die als service door een machine opgevraagd kunnen worden.

Een belangrijke stap hierin was de introductie in 2014 door PLCopen en de OPC Foundation van OPC UA client-functieblokken. Waar communicatie in het verleden steeds geïnitieerd moest worden door een systeem dat hoger stond in de automatiseringspiramide, kunnen controllers dankzij client-functieblokken zelf ook het initiatief nemen om informatie op te vragen.

Op die manier ontstaat echte machine-to-machine communicatie, in twee richtingen. Machines kunnen dankzij de client functieblokken bijvoorbeeld ook een beroep doen op services in de cloud. De OPC UA standaard garandeert daarbij een veilige en correcte communicatie, met een zekere quality of service (QoS).

Integral information model

Een ander uitgangspunt dat cruciaal gebleken is voor het succes van OPC UA is het geïntegreerde informatiemodel. OPC UA biedt een gestructureerde manier om data en services in een OPC server te labelen en zodanig te ordenen dat ze niet alleen makkelijk te vinden zijn maar ook direct herkenbaar gemaakt kunnen worden voor OPC clients.

Gebruikers en leveranciers kunnen op die manier een datamodel ontwikkelen aangepast aan een specifieke sector of toepassing. In de afgelopen jaren zijn er al heel wat van die datamodellen ontwikkeld, onder meer voor robotica, metaalbewerking en visie. De OPC Foundation beheert die datamodellen als zogenaamde Companion Specifications.

Publish/subscribe

Van oorsprong was OPC UA net als zijn voorganger OPC gebaseerd op een client/server architectuur wat staat voor een 1-op-1 communicatie tussen een client en een server. Daarbij is het de client die een communicatie initieert wanneer het een beroep wil doen op een service van een server.

Sinds versie 1.04 (uit 2017) is er aan die architectuur ook een publish/subscribe model toegevoegd. In dat model is het de aanbieder van data die de communicatie initieert en is het aan de mogelijke gebruikers van die informatie om zich al dan niet te abonneren.

De introductie van het publish/subscribe model is gericht op de verdere uitrol van OPC UA als mogelijk communicatieprotocol voor real-time data. Zie ook OPC UA daalt via TSN af naar het veldniveau.

Een sensor kan in het model continu zijn meetwaarden op het netwerk zetten zodat meerdere gebruikers (controllers, Historian…) die tegelijk kunnen uitlezen. Voor dat soort communicatie is een publish/subscribe model efficiënter dan een model waarin elke gebruiker na elkaar als client dezelfde informatie zou opvragen bij dezelfde server.

Momenteel wordt dit publish/subscribe model nog verder verfijnd met de introductie van ‘topics’ die het mogelijk zullen maken voor deelnemers aan een netwerk om zich default op bepaalde soorten van informatie te abonneren.

© Productivity.be, Tekst: Erwin Vanvuchelen