Tìm hiểu giao thức OPC UA và OPC DA

Khái niệm OPC có thể rất lạ lẫm đối với đa số kỹ sư trong ngành tự động hóa công nghiệp. Một thời gian sau OPC được xem như là giải pháp cuối cùng để kết nối SCADA với PLC khi mà trên SCADA không có driver để kết nối với PLC này. Ngày nay OPC rất phổ biến và được hỗ trợ bởi tất cả các phần mềm SCADA. Nhưng đó là OPC Data Access (OPC DA). Bài viết này không đi về phân tích và ứng dụng OPC DA mà là một chuẩn OPC khác - OPC Unified Architecture (OPC UA VS OPC DA).

OPC là gì?

Do đó, OPC có thể được coi là ngôn ngữ để giao tiếp giữa các máy trong các ngành công nghiệp, trong đó một trong những phiên bản mới nhất của OPC là OPC UA (Kiến trúc hợp nhất) là giao thức đa nền tảng cho giao tiếp giữa máy với máy như tiếng Anh và mặt khác phiên bản cũ hơn của OPC là OPC DA (Truy cập dữ liệu) không tương thích với đa nền tảng.




OPC là viết tắt của OLE (liên kết và nhúng đối tượng) để kiểm soát quá trình và nó là một giao tiếp dựa trên máy chủ-máy khách.

Một loạt các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật được phát triển cho viễn thông công nghiệp, thường được gọi là Truyền thông nền tảng mở (OPC).

Nó cung cấp sự đảm bảo về bảo mật và độ tin cậy trong khi trao đổi dữ liệu trong không gian tự động hóa công nghiệp và thậm chí trong các ngành công nghiệp khác.

OPC UA và OPC DA là gì

Giao tiếp giữa các thiết bị điều khiển của nhà sản xuất khác trong thời gian thực được OPC chỉ định?

Ban đầu, yêu cầu hình thành một cầu nối chung cho ứng dụng phần mềm dựa trên cửa sổ khác nhau và phần cứng xử lý đã nảy sinh thiết kế OPC.

Các giao thức được bao gồm trong mô hình OPC cổ điển là DA (Truy cập dữ liệu), AE (Báo động và sự kiện), HAD (Truy cập dữ liệu lịch sử), XML DA (Truy cập dữ liệu XML) và mặt khác (Trao đổi dữ liệu) và mặt khác , có OPC UA (Kiến trúc hợp nhất).

OPC DA (Giao thức truy cập dữ liệu) là giao thức cơ bản nhất của OPC. Cách biểu thị dữ liệu cho DA như sau: đầu tiên Giá trị tức là chính dữ liệu cùng với Tên đi kèm và thông tin khác đi kèm với nó như Dấu thời gian cung cấp thời gian chính xác khi giá trị được đọc và cuối cùng là thông tin liên quan đến tính hợp lệ của dữ liệu được gọi là Chất lượng đi kèm

Đối với Tự động hóa trong các ngành công nghiệp, một giao thức có tên OPC Unified Architecture (OPC UA) được phát triển bởi OPC Foundation, chủ yếu tập trung vào giao tiếp giữa các máy, tức là giao tiếp giữa máy với máy.

Các tính năng mà UA hỗ trợ là:

 - Nó là một giao thức đa nền tảng và đó là lý do tại sao nó không phụ thuộc vào bất kỳ hệ điều hành hoặc ngôn ngữ lập trình cụ thể nào. Kiến trúc của OPC UA là hướng dịch vụ
 - Và bảo mật được cung cấp bởi OPC UA là mạnh mẽ.



OPC UA vs OPC DA

Sự khác biệt cơ bản giữa OPC DA so với OPC UA là phiên bản, trong đó phiên bản cũ hơn của OPC là DA, nơi nó hỗ trợ phiên bản cũ hơn của mô hình dữ liệu không tuyệt vời như mô hình dữ liệu do OPC UA cung cấp. Ngoài ra, việc chuyển thông tin diễn ra giữa máy chủ và máy khách trong OPC DA chỉ là VQT là viết tắt của Số lượng và Thời gian Giá trị.

Nhưng mặt khác, OPC UA, phiên bản mới của OPC cung cấp mô hình hóa dữ liệu và thông tin cũng như nhiều thuộc tính có thể được chia sẻ giữa máy khách và máy chủ về một biến.

Vì OPC DA thuộc mô hình cổ điển OPC, nó hỗ trợ giao tiếp DCOM để kết nối máy khách và máy chủ, trong đó DCOM phụ thuộc vào hệ điều hành và chỉ hỗ trợ Window OS.

Mặt khác, OPC UA không dựa vào giao tiếp DCOM để kết nối máy khách và máy chủ, do đó, nó là một nền tảng hoặc hệ điều hành độc lập và nó hỗ trợ nền tảng như Linux (Java), Apple hoặc Windows.

OPC DA chỉ cho phép truy cập dữ liệu hiện tại và không có khả năng tạo báo động, sự kiện lịch sử trong khi OPC UA hỗ trợ các tính năng như sự kiện lịch sử, nhiều phân cấp và cung cấp phương thức và chương trình (được gọi là lệnh).

Một trong những hạn chế của OPC DA là bảo mật không đầy đủ, vì ngày nay, bảo mật thế giới là vấn đề chính vì các hệ thống thường xuyên bị tấn công bởi một số virus và phần mềm độc hại tinh vi và vấn đề bảo mật này được giải quyết trong phiên bản cao hơn đó là OPC UA.

Đây là một đặc tả OPC DA xác định cách trao đổi dữ liệu thời gian thực giữa nguồn dữ liệu và mức chìm dữ liệu (ví dụ: PLC và HMI) mà không cần phải biết lẫn nhau về giao thức gốc của nhau. Đây là một đặc tả OPC UA cho biết cách truyền dữ liệu thời gian thực giữa máy này sang máy khác để tự động hóa công nghiệp.
 
Áp dụng OPC DA

Một trong những ứng dụng của OPC DA là trong tự động hóa nhà máy để truyền thông từ DCS và PLC đến Hệ thống thông tin quản lý.

Đặc tả OPC DA giải quyết vấn đề về sự phù hợp dữ liệu giữa các nền tảng khác nhau và giảm chi phí phát triển và bảo trì phần mềm.
 
Áp dụng OPC UA

Khi có một sự thay đổi trong cuộc cách mạng công nghiệp, các yêu cầu của ngành công nghiệp tăng theo nhu cầu của họ và chấp nhận những thay đổi mới mà họ chọn để áp dụng những cách thức hoặc công nghệ mới.

Theo cuộc cách mạng, Công nghiệp 4.0 là xu hướng hiện nay cho các ngành công nghiệp tự động hóa và sản xuất. Nó không là gì ngoài một bước tiến lên, tập trung vào lĩnh vực an ninh mạng, điện toán đám mây và internet công nghiệp của vạn vật.

Cuộc cách mạng này mang đến một thách thức lớn cho các nhà sản xuất đang sử dụng OPC DA hoặc các phiên bản cũ hơn về bảo mật và tốc độ liên lạc chậm với ít sự đổi mới trong quy trình của họ.



Vì vậy, đã có tuyên bố rằng không có Công nghiệp 4.0 mà không có OPC UA. Thách thức chính theo Công nghiệp 4.0 và IIOT (Internet công nghiệp) là việc bảo mật, trao đổi dữ liệu thông tin giữa các thiết bị, máy móc khác nhau, giữa các ngành công nghiệp khác nhau có thể hoặc không thể đặt tại cùng một nơi.

Theo khuyến nghị của tiêu chuẩn IEC, OPC UA là tiêu chuẩn phù hợp nhất để liên lạc trong cuộc cách mạng này. Người ta cũng nói rằng OPC UA không chỉ là một giao thức, nó là toàn bộ IoT thành một.

* Biên dịch: Công Ty Hoa Sen Vàng