Che cos'è OPC UA?

Definizione, funzione e opportunità di OPC UA

OPC sta per "Open Platform Communications" ed è uno standard di scambio dati per la comunicazione industriale. UA è l'acronimo di "Architettura Unificata" e descrive la possibilità di utilizzare lo standard di comunicazione in modo indipendente dalla piattaforma sulla base di diversi sistemi operativi.

Questo standard di interfaccia aperto è indipendente dal produttore o dal fornitore del sistema dell'applicazione, dal linguaggio di programmazione in cui è stato programmato il rispettivo software e, come già detto, dal sistema operativo su cui gira l'applicazione. OPC UA è quindi uno dei protocolli di comunicazione più importanti per Industrie 4.0 e IIoT (Industrial Internet of Things).

Come funziona OPC UA?

Architettura server / client

L'architettura server/client è il modello di comunicazione tradizionale di OPC UA. Si basa sull'idea che esista un componente server passivo che fornisce dati ad altre applicazioni che agiscono come client nel processo. Le applicazioni client possono accedere ai dati e alle informazioni del server tramite alcuni servizi standardizzati.

Il modello server/client include anche un modello subscriber. In questo meccanismo, ogni client può creare un numero qualsiasi di sottoscrizioni al server. Attraverso queste sottoscrizioni, un client può leggere i dati quando il server ha pubblicato una notifica.

Meccanismo di pubblicazione/sottoscrizione

Con la specifica 2019, la OPC Foundation ha aggiunto un'ulteriore funzionalità di architettura publish / subscribe (modello PubSub). A causa delle caratteristiche dei sistemi IIoT e con riferimento alla capacità in tempo reale e alla scalabilità, lo standard di comunicazione doveva essere migliorato in quest'area. Il modello PubSub è fondamentalmente diverso dal modello server/client, ma nel contesto OPC UA esistono delle analogie. Nel modello PubSub, esiste un componente Publisher che definisce set di dati contenenti variabili o notificatori. L'editore pubblica quindi un messaggio contenente modifiche ai dati o notifiche. Questi messaggi vengono pubblicati su una rete dove gli abbonati possono ascoltarli e filtrare ciò di cui hanno bisogno.

Questo modello è scalabile, poiché in teoria può esistere un numero qualsiasi di editori e un numero qualsiasi di abbonati. Sono tutti collegati alla stessa rete, ma non tra loro, e questo è il principale miglioramento rispetto al modello server/client.

Vantaggi e svantaggi dello standard di comunicazione

Svantaggi di OPC UA

Attualmente, ci sono ancora macchine e sistemi sul campo che non dispongono di un'implementazione OPC UA nativa. Per questi sistemi, si raccomanda di aggiornarli con hardware aggiuntivo utilizzando un approccio retrofit. Ciò consente di interrogare i dati tramite i protocolli esistenti degli impianti e delle macchine, come Modbus RTU. I dati vengono quindi adattati e possono essere resi disponibili ad altri partecipanti alla rete e ai sistemi cloud sotto forma di server OPC UA. Ciò significa che i sistemi vecchi e nuovi possono essere collegati tra loro senza grandi sforzi e scambiare dati tramite un'interfaccia OPC UA. I router industriali della serie TK600 e gli Edge Gateway delle serie 500 e 600 di Welotec offrono queste funzioni per l'acquisizione e la conversione dei dati, nonché la fornitura di dati sotto forma di interfaccia OPC UA.

Vantaggi di OPC UA

Grazie alla comunicazione standardizzata, OPC UA offre la possibilità di condividere i dati non solo a livello orizzontale ma anche verticale. In particolare per quanto riguarda lo scambio di dati in direzione verticale, un'opzione di comunicazione standardizzata tra IT e OT è un approccio essenziale per l'Industria 4.0.

A livello orizzontale, ciò significa che OPC UA consente a macchine e sistemi di scambiarsi dati in modo sicuro attraverso un'interfaccia uniforme. Questa comunicazione è completamente indipendente dal produttore del sistema di controllo o del PLC installato.

Considerato in senso verticale, OPC UA crea la possibilità di fornire dati dal livello più basso per i livelli superiori, come MES o ERP. Inoltre, una combinazione di OPC UA e MQTT consente di inoltrare i dati registrati e pre-elaborati direttamente a un sistema cloud come Microsoft Azure. Ciò consente di scambiare e utilizzare i dati a tutti i livelli di una struttura aziendale esistente.

Opportunità attraverso OPC UA nel contesto di Industrie 4.0

Anche se OPC UA è stato definito molto prima del concetto di Industrie 4.0, è considerato uno dei principali protocolli di comunicazione per l'implementazione di progetti IIoT.

Per il collegamento in rete intelligente di fabbriche e macchine è necessario un linguaggio comune. OPC UA è in grado di fornire esattamente questo e costituisce quindi uno strumento importante per l'implementazione di Industrie 4.0. Per l'implementazione di un gran numero di progetti nel campo di Industrie 4.0, il modello client/server OPC UA può essere utilizzato per comunicare "in modo sincrono" in un tipico scenario SCADA. Il modello "PubSub" consente una scalabilità ancora maggiore e migliora le prestazioni della comunicazione, rendendolo un buon candidato per la comunicazione in tempo reale e altamente raccomandato soprattutto per l'implementazione di progetti IIot.