Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) -- платформо-независимый промышленный протокол обмена данными, стандартизованный в серии IEC 62541. Протокол обеспечивает безопасный, надёжный и универсальный обмен информацией между устройствами полевого уровня (ПЛК, датчики), системами диспетчеризации (SCADA, HMI), системами управления производством (MES) и корпоративными системами (ERP).
OPC UA заменяет предшествующие спецификации OPC Classic (OPC DA, OPC HDA, OPC AE), основанные на технологии Microsoft DCOM. В отличие от OPC Classic, OPC UA не привязан к операционной системе Windows и может работать на Linux, встраиваемых ОС и непосредственно в прошивках контроллеров.
Спецификация OPC UA описана в серии международных стандартов IEC 62541, состоящей из нескольких частей. Российский гармонизированный стандарт -- ГОСТ Р МЭК 62541 (серия).
Спецификация определяет несколько уровней реализации (профилей), в зависимости от вычислительных ресурсов устройства:
Nano Embedded Device Server -- минимальная реализация для микроконтроллеров и датчиков. Micro Embedded Device Server -- для компактных ПЛК и IoT-шлюзов. Embedded UA Server -- для полноценных ПЛК и граничных вычислителей. Standard UA Server -- полная реализация всех сервисов для серверов на базе ПК.
Классическая модель: OPC UA клиент (SCADA, MES, HMI) устанавливает соединение с OPC UA сервером (ПЛК, шлюз, БД) и выполняет операции чтения, записи, подписки на изменения, вызова методов, просмотра адресного пространства. Транспорт -- TCP (бинарный протокол UA-TCP, порт 4840) или HTTPS (порт 443). Соединение -- постоянное, с поддержкой сессий и подписок.
Модель, добавленная в IEC 62541-14, для масштабируемого обмена данными без установления двусторонних соединений. Издатель (Publisher) рассылает данные в сеть, подписчик (Subscriber) принимает нужные. Транспорт: UDP (multicast), MQTT, AMQP. Применяется для межконтроллерного обмена (ПЛК-ПЛК), потоковой передачи данных в облако и интеграции с IoT-платформами.
Одно из главных преимуществ OPC UA перед OPC Classic -- объектно-ориентированная информационная модель. Все данные в OPC UA организованы в виде узлов (Nodes), связанных ссылками (References), в едином адресном пространстве (Address Space).
Каждый узел идентифицируется уникальным NodeId, состоящим из индекса пространства имён (NamespaceIndex) и идентификатора (Identifier -- числового, строкового, GUID или непрозрачного). Например: ns=3;s="DB_Main"."Temperature" или ns=2;i=1001.
Современные промышленные контроллеры всё чаще имеют встроенный OPC UA сервер, что позволяет подключать SCADA и MES-системы напрямую, без промежуточного ПО.
Для ПЛК, не имеющих встроенного OPC UA сервера, используется программный шлюз (gateway) -- приложение на ПК или промышленном компьютере, которое подключается к ПЛК по его собственному протоколу и предоставляет данные через OPC UA интерфейс.
Шлюз подключается к ПЛК по Ethernet (S7-коммуникация, EtherNet/IP, Modbus TCP, PROFINET) или через последовательный порт (Modbus RTU, DF1) и преобразует протокол в OPC UA. Для SCADA-системы все переменные ПЛК становятся доступны как стандартные узлы OPC UA -- независимо от производителя контроллера.
Рассмотрим пошаговую процедуру настройки OPC UA сервера на Siemens S7-1500 и подключения к нему SCADA-системы в роли OPC UA клиента.
По умолчанию переменные в блоках данных (DB) S7-1500 имеют включённый атрибут "Accessible from HMI/OPC UA". Это означает, что они автоматически видны OPC UA клиентам. Для ограничения доступа атрибут можно отключить для конкретных переменных.
В контроллерах на базе CODESYS для публикации переменных добавляется компонент "Символьная конфигурация" (Symbol Configuration), в котором галочками отмечаются переменные, доступные через OPC UA.
После загрузки проекта в ПЛК, OPC UA сервер запускается автоматически на порту 4840. Для проверки работоспособности используется OPC UA клиент (например, Unified Automation UaExpert): подключиться по адресу opc.tcp://<IP>:4840, принять сертификат сервера, авторизоваться, выполнить Browse для просмотра адресного пространства и чтение переменных.
OPC UA имеет встроенную многоуровневую модель безопасности, описанную в IEC 62541-2, и соответствует требованиям стандарта кибербезопасности промышленных систем IEC 62443.
OPC UA Companion Specifications -- отраслевые информационные модели, разработанные совместно OPC Foundation и профильными ассоциациями. Они определяют стандартную структуру данных для конкретных типов оборудования, что обеспечивает семантическую совместимость устройств разных производителей.
Companion Specifications обеспечивают семантическую интероперабельность: данные от насоса производителя A и насоса производителя B имеют одинаковую структуру в адресном пространстве OPC UA. SCADA или MES-система "понимает" данные без дополнительной настройки маппинга.
IEC 62541 (серия):2020 OPC Unified Architecture. Parts 1-14.
ГОСТ Р МЭК 62541 (серия) Унифицированная архитектура OPC.
IEC 62443 (серия) Industrial communication networks -- Network and system security.
ГОСТ Р МЭК 62443 (серия) Сети коммуникационные промышленные. Защищённость (кибербезопасность) сетей и систем.
ГОСТ 34.602-2020 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы.
OPC Foundation. OPC UA Specification. https://opcfoundation.org
OPC Foundation. OPC UA Companion Specifications.
Mahnke W., Leitner S.-H., Damm M. OPC Unified Architecture. -- Berlin: Springer, 2009.
Lange J., Iwanitz F., Burke T. OPC -- From Data Access to Unified Architecture. 5th ed. -- VDE Verlag, 2010.
Siemens AG. OPC UA Communication -- S7-1500. Function Manual. TIA Portal.
Beckhoff Automation. TwinCAT 3 OPC UA Server/Client. Technical Documentation.
Schneider Electric. Modicon M580 -- OPC UA Server. Configuration Guide.
Rockwell Automation. FactoryTalk Linx Gateway -- OPC UA. Technical Reference.
Харазов В.Г. Интегрированные системы управления технологическими процессами. -- М.: Профессия.
Петров И.В. Программируемые контроллеры: стандартные языки и приёмы прикладного проектирования. -- М.: СОЛОН-Пресс.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.