OPC UA - OPC Unified Architecture

Il principio di OPC UA

La differenza più fondamentale rispetto allo standard OPC originario consiste nel fatto che il server OPC deve essere installato su lato client, per così dire come driver supplementare. Invece in ogni terminale compatibile con OPC-UA lavora il relativo server OPC.

OPC UA è:

• indipendente dalla piattaforma:
  più nessun legame con i sistemi operativi Microsoft
  
  
• scalabile:
  Ampliamenti di sistema sono possibili senza installazione di ulteriori server OPC.
  
  
• Compatibile con internet:
  Mediante TCP/IP come protocollo di base l’OPC UA è applicabile ad ogni rete.
  
  
• sicuro:
  OPC UA può all’occorrenza essere protetto mediante meccanismi di sicurezza o SSL/TLS

OPC UA - Trasmissione a livello di rete

OPC UA lavora secondo il principio client/server. Per spostare il server OPC nel terminale, è necessaria nella via di trasmissione tra client e server OPC una comunicazione standardizzata.

Per garantire questo è stato selezionato TCP/IP come protocollo di base ed Ethernet come standard fisico.

Qui OPC UA distingue tra tre varianti di trasmissione:

• HTTP
  Attraverso richieste HTTP sono inviati e richiesti dati. Le informazioni vengono trasmesse con formattazione SOAP e XML.
  La porta server TCP è la 80.
  
  
• HTTPS
  Per HTTPS vale lo stesso come per HTTP, però funziona con crittografia HTTPS SSL/TLS.
  La porta server TCP è la 443.
  
  
• UA TCP Binary
  La variante binary rinuncia all’overhead che sorge attraverso i tag XML supplementari. Al suo posto c’è un protocollo molto snello che regola lo scambio di dati. In questo modo lo scambio di dati è notevolmente più rapido.
  La porta server TCP è la 4840.

Già a livello di rete OPC UA offre in questo modo possibilità di accesso molto flessibili.

Livello di protocollo e applicazione

La novità è anche che OPC UA permette oltre all’accesso a singoli item anche strutture di dati complesse. Inoltre attraverso OPC UA sul terminale stesso possono essere aperti programmi e funzioni.

Gli standard originari OPC DA, EA, HDA e DX sono integrati in OPC UA come possibili opzioni di applicazione.

Il server OPC-UA

La caratteristica principale di OPC UA è come già spiegato, che il server OPC è parte del terminale da attivare. Anche se OPC UA offre un’ampia scelta di possibilità, non ogni server OPC deve supportare l’intera gamma. È sufficiente che il server gestisca la quantità parziale necessaria per l’applicazione.

In forma di informazione sui tipi standardizzata, il server OPC riassume quali possibilità e versioni di protocollo supporta.

Il client OPC-UA

Contrariamente al server OPC-UA, il client OPC-UA dovrebbe supportare il maggior numero di varianti diverse. Solo così si può garantire la massima compatibilità con più terminali possibile.

Il client OPC-UA può richiamare l’informazione di sistema del tipo dal server OPC-UA, in cui è definito quali processi di trasmissione, item, variabili, oggetti, funzioni ecc. siano disponibili. Ciò semplifica notevolmente l’integrazione di nuovi terminali nonché il relativo lavoro di configurazione.

Molti client supportano accanto a OPC UA anche lo standard OPC originale, pertanto è possibile anche un esercizio misto. Inoltre esistono alcuni fornitori di gateway OPC-UA che non supportano di fabbrica terminali OPC UA che integrano applicazioni OPC-UA.

OPC UA Pub/Sub

Nel 2018 la OPC-Foundation ha pubblicato una nuova release dello standard OPC-UA. OPC-UA-Pub/Sub ottiene completamente la compatibilità con OPC UA, ma supporta accanto alla classica comunicazione client/server, il modello publish/subscriber. A tal scopo OPC-UA-Pub/Sub utilizza i meccanismi di MQTT.

In terminali che impiegano il processo Publish/Subscriber di OPC UA, il server OPC è esteso mediante un servizio client MQTT. Anche se dal punto di vista linguistico potrebbe confondere l’utente, viene mantenuta la definizione server OPC.

Client OPC e server OPC possono sia inviare dati tramite Publish a un broker sia abbonarsi a dati tramite Subscribe.

In questo modo i dati di processo possono essere inviati con poco sforzo a una serie di punti terminali.

Un’altra novità nella release OPC-UA-Pub/Sub è che è permesso anche UDP come protocollo di base. Dal momento che UDP grazie a un overhead ridotto e alla comunicazione senza collegamento mediante datagrammi è più veloce di TCP, l’utilizzo di UDP è vantaggioso soprattutto per applicazioni che dipendono da brevi tempi di reazione.

Possibili casi di applicazione

Nelle applicazioni originali OPC un client OPC come sistema di controllo centrale in genere monitora i terminali coinvolti ed eventualmente li controlla anche. Il sistema di controllo stesso aveva tuttavia quasi sempre una possibilità di accesso per l’utente tramite monitor e tastiera.

Insieme a questa variante classica l’OPC UA supporta ancora i seguenti modelli di comunicazione (senza coinvolgimento di un sistema di controllo):

• Da terminale a terminale
• Da terminale a banca dati
• Da terminale a cloud

In questo modo l’OPC UA è notevolmente più flessibile rispetto al classico OPC.