OPC UA - OPC Unified Architecture

La idea de OPC UA

La diferencia fundamental con el estándar OPC original es que no es necesario instalar el servidor OPC en el lado del cliente, por así decirlo, como un controlador adicional. En su lugar, en cada dispositivo terminal apto para OPC UA trabaja el servidor OPC correspondiente.

OPC UA es:

• independiente de plataformas:
  sin conexión a sistemas operativos de Microsoft
  
  
• adaptable / escalable:
  permite ampliar el sistema sin instalación de servidores OPC adicionales.
  
  
• apto para Internet:
  gracias a TCP/IP como protocolo básico, OPC UA transciende las redes.
  
  
• seguro:
  si es preciso se puede asegurar OPC UA a través de mecanismos de seguridad propios o por SSL/TLS.

OPC UA - Transmisión a nivel de redes

OPC UA trabaja según el principio de cliente y servidor. Para deslocalizar el servidor OPC en el dispositivo terminal se requiere una comunicación estandarizada en la vía de transmisión entre el cliente y el servidor OPC.

Para garantizarlo se ha elegido TCP/IP como protocolo básico y Ethernet como estándar físico.

OPC UA distingue entre tres variantes de transmisión:

• HTTP
  Envío y solicitud de datos mediante peticiones HTTP. La información se transmite en formato SOAP o XML.
  El puerto del servidor TCP es 80.
  
  
• HTTPS
  Para HTTPS rige lo mismo que para HTTP, solo que HTTPS trabaja con codificación SSL/TLS.
  El puerto del servidor TCP es 443.
  
  
• UA TCP Binary
  La variante binaria prescinde del volumen adicional que se genera por las etiquetas XML adicionales. En su lugar, el protocolo que regula el intercambio de datos es muy reducido. Gracias a eso el intercambio de datos es mucho más rápido.
  El puerto del servidor TCP es 4840.

Ya a nivel de red, OPC UA ofrece opciones de acceso muy flexibles.

Nivel de protocolo y de aplicación

Nuevo es también que OPC UA permite, además del acceso a elementos aislados, también a estructuras de datos complejas. Además, vía OPC UA se puede recurrir a programas y funciones propias en el dispositivo terminal.

Los estándares originales OPC DA, EA, HDA y DX están integrados en OPC UA como posibles opciones de aplicación.

El servidor OPC UA

La característica principal de OPC UA es, como ya hemos explicado, que el servidor OPC es un componente integrante del dispositivo terminal interlocutor. Aunque OPC UA ofrece una gran variedad de posibilidades, no todos los servidores OPC tienen por qué incluir todas ellas. Basta con que el servidor domine la cantidad necesaria para la aplicación.

En forma de información de tipo estandarizada el servidor OPC resume las posibilidades y variantes de protocolo compatibles.

El cliente OPC UA

Al contrario que el servidor OPC UA, el cliente OPC UA sí debería se compatible con muchas de las variantes posibles. Solo así puede alcanzar un elevado grado de compatibilidad con tantos dispositivos terminales como sea posible.

El cliente OPC UA puede solicitar al servidor OPC UA la información del sistema tipo,donde se especifica qué procedimientos de transmisión, elementos, variables, objetos, funciones, etc. están disponibles. Esto facilita enormemente la integración de nuevos dispositivos terminales y el trabajo de configuración que eso conlleva.

Muchos clientes son compatibles, además de con OPC UA, también con el estándar OPC original, de modo que es posible un funcionamiento mixto. Además, existen algunos proveedores de gateways para OPC UA que integran dispositivos terminales en aplicaciones OPC UA que de fábrica no serían compatibles con OPC UA.

OPC UA Pub/Sub

En 2018 la Fundación OPC publicó un nuevo release del estándar OPC UA. OPC-UA-Pub/Sub conserva la plena compatibilidad con OPC UA, pero también es apto para la clásica comunicación cliente/servidor y para el modelo publicador/suscriptor. Además OPC UA Pub/Sub utiliza los mecanismos de MQTT.

En los dispositivos terminales que utilizan el procedimiento publicador/suscriptor de OPC UA, el servidor OPC está ampliado con un servicio de cliente en MQTT. Aun cuando a nivel lingüístico pueda resultar confuso, se mantiene la denominación de servidor OPC.

Tanto el cliente OPC como el servidor OPC pueden enviar datos a u broker mediante publicaciones y recibir datos mediante suscripciones.

Permite transmitir datos del proceso a múltiples puntos terminales con poco esfuerzo.

Nuevo en el OPC UA Pub/Sub Release es que también admite UDP como protocolo de base. Puesto que UDP es más rápido que TCP por su reducido overhead y por la comunicación sin conexión vía datagramas, el uso de UDP ofrece más ventajas sobre todo en aplicaciones en las que es fundamental la rapidez de las respuestas.

Posibles aplicaciones

En la mayoría de las aplicaciones OPC originales un cliente OPC actuaba de sistema de control central que supervisaba a los terminales usuarios y, dado el caso, los activaba. El sistema de control mismo casi siempre disponía de una posibilidad de acceso para el usuario a través de pantalla y teclado.

Además de la variante clásica, OPC UA permite también los siguientes modelos de comunicación (sin intervención de un sistema de control):

• terminal a terminal
• terminal a base de datos
• terminal a nube

Por lo tanto, OPC UA es mucho más flexible que el clásico OPC.