OPC UA significa OPC Unified Architecture (Arquitetura Unificada OPC). É um padrão extensível e independente de plataforma que permite o Exchange seguro de informações em sistemas industriais. Em 2008, o OPC UA foi lançado pela OPC Foundation (Open Platform Communications), que regulamenta e mantém o padrão de interoperabilidade, os protocolos e as especificações para comunicação de dados, principalmente em operações de automação industrial.
O OPC UA é compatível com Windows, macOS, Android e Linux. A TI também pode ser usada em sistemas incorporados e sistemas bare-metal, que não usam um sistema operacional. O OPC UA funciona em PCs, infraestruturas baseadas em nuvem, PLCs, microcontroladores e sistemas físicos cibernéticos (CPS).
O objetivo do OPC UA é melhorar a interoperabilidade entre dispositivos de hardware e software de automação e planejamento empresarial, fornecendo uma estrutura para as empresas industriais convergirem tecnologias diferentes.
os alertas personalizados e a visualização de dados permitem que você identifique e evite rapidamente problemas de saúde e desempenho da rede.
O OPC Classic, o predecessor do OPC UA, depende das tecnologias da Microsoft, enquanto o OPC UA é independente de plataforma.
O OPC Classic não tem segurança incorporada para controle de acesso, autenticação e criptografia. O OPC UA permite a criptografia de dados na fonte de dados, garantindo a transmissão segura sem depender de firewalls de rede no núcleo do sistema. Isso significa que a segurança é garantida desde o início da transmissão dos dados, em vez de ser confirmada somente quando eles atingem o firewall da rede. O OPC UA implementa a segurança entre plataformas com base na infraestrutura de chave pública (PKI) usando certificados digitais x.509 padrão do setor.
Ao contrário do OPC UA, o OPC Classic não oferece suporte à modelagem dinâmica de informações, o que permite que os fabricantes definam modelos de dados personalizados em função das dependências de seu setor.
No OPC UA, as especificações do OPC Classic fornecem módulos funcionais que podem ser consultados ad hoc. Essas especificações são OPC DA (Acesso a dados), OPC AE (Alarmes e eventos), OPC Security, OPC Batch, OPC Command, OPC XML, OPC Data Exchange (DX) e OPC HAD (Dados de acesso ao histórico). Geralmente, eles são chamados coletivamente de OPC Classic ou simplesmente OPC. No OPC UA, eles são chamados de perfis. Por exemplo, o padrão OPC DA é um perfil OPC UA DA.
Esses perfis formam uma camada que fica sobre a camada de base do OPC UA, que executa serviços comuns. Todos os perfis OPC UA usam a mesma base de código comum, ao passo que, em uma configuração OPC Classic, cada padrão tem sua própria base de código, o que cria duplicações em sistemas em que mais de uma especificação OPC Classic é implementada.
Usando modelos, o OPC UA especifica regras básicas para expor dados a qualquer aplicativo ou dispositivo que queira consumi-los. O próprio OPC UA é um modelo de dados centrado em informações. TI compreende um modelo de objeto genérico com um sistema de tipos extensível com modelos incorporados para acesso a dados. Esses modelos incorporados especificam funções como informações sobre alarmes e eventos, informações sobre dados históricos, detalhes de acesso a dados, descrições de dispositivos e execução de programas.
Os dados também podem ser acessados por meio de modelos personalizados, que são chamados de modelos complementares. Esses modelos são usados em diferentes setores, como fabricação de máquinas de moldagem por injeção ou engenharia robótica.
O OPC UA suporta a comunicação entre componentes em cinco níveis em organizações industriais: empresa, gerenciamento, operações, controle e campo (dispositivos específicos do fornecedor).
Os dispositivos expõem seus dados por meio do OPC UA, que permite o transporte dessas informações por uma rede para um aplicativo de consumo usando serviços da Web padrão. Os dados são transportados usando protocolos baseados em IPS e SOAP, sendo que os servidores de baixo custo podem usar TCP UA. O uso de serviços da Web SOAP padrão por HTTP permite que clientes não OPC UA solicitem dados publicados por um servidor OPC UA.
O software de ponte e gateway conhecido como OPC UA wrappers permite o fluxo de dados em hardware específico do fornecedor entre os níveis de OPC UA. Os wrappers de OPC UA também podem ser usados para migrar do OPC Classic para o OPC UA, ou quando um servidor OPC UA é compatível, mas um cliente OPC não.
A OPC UA é baseada na estrutura de comunicação cliente-servidor SOA. No OPC UA, há servidores OPC UA e clientes OPC UA.
Um servidor OPC UA fornece a um cliente OPC UA aplicativos e sistemas de controle, por exemplo, MES e SCADA, e acesso seguro a dados de automação industrial usando modelos de informações OPC UA que especificam a forma como os dados são organizados, armazenados e coletados. O termo servidor OPC UA refere-se ao padrão de software OPC UA na máquina, não ao hardware em si, que pode ser um servidor virtual.
Um cliente OPC UA é um cliente que pode oferecer suporte a um modelo de informações OPC UA. Os clientes OPC UA solicitam dados e gravam dados em componentes de um sistema por meio de servidores OPC UA.
Os sistemas SOA, como o OPC UA, integram aplicativos diferentes em uma rede e conectam dispositivos em diferentes nós da rede.
Um nó é a unidade básica de dados no espaço de endereço OPC UA, que fornece uma maneira padrão para os servidores OPC UA representarem objetos para os clientes OPC UA. Os nós são partes de informações (por exemplo, uma temperatura exclusiva) e consistem em atributos, no valor real dos dados e em uma ou mais referências a outros nós, cada um em seu próprio espaço de endereço. Portanto, uma temperatura exclusiva ocupará vários endereços em um espaço de endereço.
Os nós são referenciados por um ID de nó exclusivo: um URI de namespace (identificador de recurso exclusivo), um tipo de dados e o próprio identificador. Cada nó pertence a um namespace específico. O URI do namespace está localizado em uma tabela de namespace separada no servidor OPC UA. A tabela de namespace armazena URIs separados para modelos de informações usados por organizações individuais que têm seus próprios requisitos de aparência e comportamento de dados. Isso permite que a OPC UA amplie seus serviços sem alterar o design subjacente do padrão.
No nó OPC UA, os nós têm várias classes que permitem a criação de variantes no nó básico. Há oito classes de nós principais no OPC UA, incluindo objetos (entidades físicas), métodos (funções que armazenam dados quando consultados) e variáveis (dados reais).
As classes de nó de objeto no OPC UA são a chave para a criação de dados complexos e a distinção entre entidades semelhantes, mas diferentes, por exemplo, um sensor de temperatura para um ar-condicionado e um sensor de temperatura para uma caldeira.
as notificações em tempo real significam uma solução de problemas mais rápida para que você possa agir antes que ocorram problemas mais sérios.
O padrão OPC UA em si não faz nada. O padrão é uma coleção de especificações (protocolos OPC UA) que definem diretrizes para a comunicação entre servidores e clientes, incluindo regras para diferentes funções e estruturas de dados.
O OPC UA tem as seguintes especificações: Visão Geral e Conceitos, Modelo de Segurança, Modelo de Espaço de Endereços, Serviços, Modelo de Informações, Mapas, Perfis, Acesso a Dados, Alarmes e Condições, Programas, Acesso Histórico, Descoberta e Serviços Globais, Agregados, PubSub, Segurança e Nomes de Alias. Cada especificação foi projetada para tratar de um problema comum nas redes de comunicação dos sistemas industriais.
Por exemplo, a especificação Alarms and Conditions fornece uma solução para o desafio de padronizar como as informações de eventos e alarmes são enviadas dos dispositivos de campo para os aplicativos. A especificação Historical Access aborda o desafio de padronizar como os dados históricos são acessados nos processos de auditoria. A especificação Programs inclui informações sobre como os desenvolvedores devem lidar com códigos de retorno em seu código, entre outras.
O OPC UA é usado em sistemas industriais, por exemplo, petróleo e gás, agricultura, medicina e farmácia, serviços críticos como redes elétricas e estações de tratamento de esgoto, e sistemas de IoT como aplicativos de cidades inteligentes.
Os aplicativos comuns de OPC UA incluem diagnósticos de dispositivos, gerenciamento de ativos, gerenciamento de produção, controle de qualidade, aquisição de dados, relatórios empresariais, segurança de dados, integração de dados para interfaces de usuário, suporte a trabalhadores remotos e monitoramento de eventos.
Exemplos do mundo real incluem o monitoramento do tempo de atividade das câmeras de segurança, o envio de alertas sobre sensores com defeito, o controle da temperatura do escritório, o gerenciamento remoto de máquinas automatizadas, a estimativa de cargas de trabalho, a vinculação de dispositivos incorporados e o suporte a trabalhadores remotos.
A OPC UA também oferece suporte à IIoT (Internet das Coisas Industrial). Por exemplo, o OPC UA pode ser usado para enviar dados de dispositivos incorporados, como sensores de temperatura, para a nuvem, por exemplo, para analisar o uso e a eficiência do equipamento.
O uso de objetos do OPC UA para recuperar dados oferece uma maneira eficiente de os sistemas recuperarem pequenas quantidades de informações específicas do contexto para trabalhadores remotos, conforme necessário para uma tarefa específica. Como alternativa, os objetos podem ser consultados para visualizar todos os dados das operações de uma fábrica inteira, por exemplo, para criar interfaces gráficas de usuário para sistemas ERP, aplicativos de alocação de recursos e sistemas de contabilidade.
Quando a sincronização é necessária entre dispositivos em locais remotos e sistemas de planejamento de recursos e controle de fabricação, o OPC UA permite o intercâmbio vertical de dados entre drivers heterogêneos e aplicativos de alto nível.
O OPC UA fortalece os aplicativos de segurança industrial. Os protocolos de gerenciamento de eventos da OPC UA podem desligar automaticamente uma fábrica no caso de um ataque cibernético a dispositivos de campo e isolar as redes afetadas ou permitir acesso limitado a redes específicas, permitindo a continuidade dos negócios enquanto o ataque é investigado.
Em TI industrial moderna, as equipes certas precisam dos dados confiáveis. Nosso guia mostra como implementar monitoramento holístico que traz elementos de TI, OT e IIoT para seus painéis de controle.
Nosso segundo guia lhe dá inspiração e idéias para painéis que apresentam dados de TI, OT e IIoT - tudo em um só lugar. Mostramos a você como são os painéis de controle industriais verdadeiramente convergentes!
Historicamente, a pirâmide de automação em sistemas industriais é uma estrutura hierárquica que descreve o fluxo de informações de dispositivos de baixo nível, como controladores, sensores ou medidores, para aplicativos ERP de alto nível. Na direção oposta, há um fluxo de controle, dos aplicativos ERP de alto nível para os dispositivos de baixo nível. Os componentes de baixo nível são conectados via redes MES por meio de PLCs e HMIs.
A OPC UA elimina essa estrutura piramidal descentralizando os componentes do sistema e facilitando o uso de estruturas de modelagem de dados mais flexíveis em uma rede em malha. O OPC UA consegue isso definindo estruturas de dados consistentes que todos os componentes usam, por exemplo, um aplicativo ERP e um sensor de campo podem usar o mesmo modelo de informações.
O OPC UA permite que os aplicativos de business intelligence obtenham dados brutos de uma ampla gama de fontes de dados em tempo real, eventos e históricos.
Historicamente, os sistemas industriais eram executados em software baseado no Windows. O OPC UA é independente de plataforma; os sistemas industriais podem integrar software de qualquer fornecedor, usando qualquer sistema operacional. O OPC UA pode ser implementado em sistemas incorporados e na nuvem.
O OPC UA é à prova de futuro. A TI permite que as organizações desenvolvam sistemas SCADA escalonáveis, de modo que o equipamento da planta existente possa se integrar a novos módulos de software sem configuração adicional. Um exemplo disso é o setor de gás e petróleo, em que os dados de calibração, medição e sensores de fluxo podem ser coletados remotamente, liberando os inspetores do local da verificação física da instalação.
O OPC UA tem capacidade de plug-and-play. Quando novas plantas remotas são adicionadas a uma organização ou novos fornecedores são comissionados, o OPC UA pode descobrir automaticamente suas redes, configurá-las e integrá-las à rede da empresa.
A interoperabilidade do OPC UA permite que os usuários finais construam sistemas industriais personalizados usando dispositivos e software de diferentes fornecedores.
Alguns fabricantes de software proprietário relataram limitações específicas do dispositivo, por exemplo, entre um servidor OPC UA e o iFIX da General Electric e os componentes HMI/SCADA usados nos produtos de automação de software da empresa. Essas limitações incluem a falta de suporte a recursos específicos, como assinatura eletrônica, failover aprimorado e fontes de dados históricos.
No mundo real, o OPC UA normalmente gerencia a troca de dados entre os sistemas de informação MES e SCADA e entre dispositivos de baixo nível. A TI é ideal para monitorar o sistema e gerar relatórios. Apesar de ter sido projetado para gerenciar a interoperabilidade entre dispositivos heterogêneos, o TI foi criticado por ser inflexível ao lidar com estruturas de dados variadas de diferentes fornecedores e por ser complicado de implementar.
Na esfera da manufatura industrial, os termos Indústria 4.0 e Quarta Revolução Industrial são usados de forma intercambiável para se referir à tendência de aumento da automação, com foco na interconectividade de dispositivos, aprendizado de máquina e Internet das Coisas, entre outros.
Os principais recursos do OPC UA, que são segurança integrada, capacidade de modelagem de informações, descoberta automatizada de dispositivos, escalabilidade, uso de dados semânticos e padronização de protocolos, atendem aos requisitos de conformidade com o Industry 4.0.
Um dos principais desafios do setor 4.0 na manufatura é a coleta de dados em tempo real de dispositivos de baixo nível. O OPC UA permite que uma organização industrial incorpore um servidor OPC UA em todos os seus dispositivos. Isso significa que grandes quantidades de dados em tempo real podem ser encaminhadas para sistemas de controle e aplicativos de nível empresarial para analisar, classificar e trocar com aplicativos de consumo diferentes.
Vários grupos de trabalho internacionais contribuem para tornar o OPC UA o padrão de comunicação para produtos e serviços do Industry 4.0 em setores específicos.
Um desses grupos de trabalho é o grupo de trabalho de modelagem de informações ADI (Analyzer Devices). O ADI é patrocinado pela OPC Foundation e é formado por usuários finais e fornecedores dos setores químico e farmacêutico. Outro grupo é o grupo de trabalho OPC UA Tobacco Machine Communication, que trabalha para implementar equipamentos de fábrica interoperáveis para a fabricação de cigarros.
Para ser classificado como compatível com o Industry 4.0 pela OPC Foundation, um produto deve estar em conformidade com o padrão OPC UA, seja usando OPC UA integrado ou usando software de gateway.
O PRTG é um software de monitoramento de rede abrangente e mantém o controle de toda a sua infraestrutura de TI.
O OPC UA fornece um padrão para a forma como os servidores representam os dados para os clientes usando um modelo orientado a objetos. O OPC UA especifica como as informações dos sistemas industriais são trocadas. Os fornecedores e as organizações determinam quais informações são trocadas. Isso se aplica à troca de informações máquina a máquina, à troca de informações máquina a aplicativo e à troca de informações no nível de controle.
A OPC UA independente de plataforma elimina a dependência da manufatura industrial das tecnologias DCOM e OLE da Microsoft.
As comunicações IIoT, Industry 4.0 e M2M são requisitos essenciais para que as organizações industriais possam competir globalmente e estabelecer produtos e processos seguros e dimensionáveis mais rapidamente. Um dos principais usos da OPC UA é reduzir os ciclos de vida de desenvolvimento de produtos por meio do uso mais eficaz de recursos e processos automatizados para produzir produtos complexos que são autogerenciáveis.
Para efetivar a automação econômica no chão de fábrica, as empresas precisam de um hub centralizado de informações de monitoramento e controle para analisar dados em tempo real e desenvolver processos eficientes. O PRTG se integra ao OPC UA, fornecendo às equipes de digitalização várias visualizações de informações, por exemplo, tempo de inatividade do dispositivo, anormalidades de segurança, fluxos de trabalho da fábrica, solicitações de dados, falhas de máquina e novas descobertas de rede.
