Utilizzo di OPC UA nelle soluzioni IIoT
Lo scambio di dati tra i sistemi di automazione tradizionali e i servizi su cloud solleva spesso preoccupazioni circa l'interoperabilità e la sicurezza. OPC UA mette a disposizione funzionalità sicure che aiutano a risolvere efficacemente queste problematiche.
In breve
- Nelle applicazioni industriali, OPC (Open Platform Communications) è da tempo uno standard che assicura un'implementazione semplice e rapida ma con alcune limitazioni in termini di scalabilità e flessibilità.
- OPC UA (Unified Architecture) rappresenta un miglioramento significativo perché consente una comunicazione sicura e standardizzata tra processi automatizzati e sistemi IT su diverse piattaforme.
- La sua architettura supporta livelli superiori di scalabilità e interoperabilità, oltre che funzionalità di sicurezza avanzate, rendendolo adatto ai moderni ambienti industriali.
- Per le applicazioni IIoT, OPC UA offre numerosi vantaggi proprio grazie alla maggiore interoperabilità.
Che cos'è OPC UA?
Rilasciato nel 2008, il protocollo OPC UA è diventato uno dei migliori standard per garantire l'interoperabilità tra i sistemi digitali. Questa soluzione si allinea perfettamente con tecnologie quali IIoT.
Uno dei principali vantaggi è che OPC UA è pienamente compatibile con OPC Classic e le sue funzioni. Tuttavia, mentre OPC Classic funziona solo su sistemi Windows, OPC UA supporta anche altre piattaforme - tra cui Apple, Android, Linux e Windows - assicurando una compatibilità decisamente più ampia.
Sia OPC Classic che OPC UA condividono diverse funzioni importanti come l'identificazione dei server locali e di rete, la rappresentazione gerarchica dei dati e le operazioni di lettura/scrittura basate su autorizzazioni di accesso. Inoltre, OPC UA è compatibile con un'ampia serie di hardware, tra cui computer tradizionali, controllori a logica programmabile, microcontrollori e server su cloud.
Formattazione e sicurezza dei messaggi in OPC UA
Lo scambio di messaggi in OPC UA avviene sia a livello di dispositivo che a livelli di sistema superiori, utilizzando due formati principali: UA binario e XML. Questi formati definiscono il modo in cui i messaggi vengono codificati e decodificati.
Il formato UA binario è più spesso utilizzato a livello di apparecchiature perché richiede meno potenza di elaborazione e offre prestazioni più elevate. È stato concepito per rendere efficienti le operazioni di codifica e decodifica, con un'attenta considerazione della dimensione dei dati per ottimizzare la velocità.
XML viene invece utilizzato per lo scambio di informazioni di alto livello. I client che utilizzano il protocollo OPC UA possono interpretare messaggi basati su XML che offrono solide capacità di serializzazione e deserializzazione, rendendo XML più adatto alla gestione di dati complessi.
Per quanto riguarda la sicurezza, OPC Classic si basa sui protocolli COM e DCOM di Microsoft. OPC UA introduce un proprio framework di sicurezza che integra una PKI (Public Key Infrastructure) e certificati X.509 standardizzati. Inoltre, supporta funzioni di autenticazione, crittografia, autorizzazione e altre misure di sicurezza avanzate per garantire l'integrità e la riservatezza dei dati.
Comunicazione tramite protocollo
Per definire la comunicazione tra client e server, OPC UA utilizza due protocolli di trasporto: OPC TCP e SOAP/HTTP(s). OPC TCP è un protocollo dedicato ovvero solo i client OPC UA possono interpretare le informazioni trasmesse. La comunicazione tra client e server è bidirezionale ed è compattata in modo sicuro in una struttura binaria.
I messaggi trasmessi tramite SOAP utilizzano HTTP(s). A differenza di OPC TCP, questo approccio offre possibilità più ampie per l'interpretazione dei dati ed è accessibile persino tramite un web browser standard. Questo metodo è diffusamente adottato negli ambienti industriali.
Vantaggi e utilizzo di OPC UA in IIoT
Il protocollo OPC UA favorisce l'interoperabilità tra piattaforme differenti garantendo, nel contempo, sicurezza e scalabilità. È generalmente considerato uno standard chiave per l'integrazione dei sistemi IIoT.
Essendo trasparente, la comunicazione tramite OPC UA riduce drasticamente le problematiche di integrazione tra apparecchiature di diversi produttori e questi ultimi sono sempre più spinti a rendere disponibili tutte le informazioni rilevanti utilizzando questo protocollo.
Ecosistema Netilion - Architettura IIoT
OPC UA offre un modo chiaro ed efficiente per integrare i dati provenienti dai dispositivi da campo nei sistemi di livello superiore. Anche se MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) viene diffusamente utilizzato anche per la connettività diretta dei dispositivi, OPC UA rimane un pilastro per lo scambio strutturato e sicuro dei dati negli ambienti industriali.
OPC UA con API JavaScript, JSON e REST
Una delle sfide principali di IIoT è l'utilizzo dei dati raccolti per la generazione di informazioni fruibili. La OPC Foundation ha dimostrato che è possibile implementare OPC UA con API e approcci simili utilizzando servizi IIoT come Netilion.
Netilion Connect è un servizio di connettività basato su API che include un add-on dei server OPC, semplificando l'integrazione con i client OPC UA. Attraverso un server OPC UA, i dati possono essere direttamente integrati in altre soluzioni quali MES o SCADA.
L'utilizzo di un server OPC UA come soluzione di connettività per le applicazioni client offre diversi vantaggi. Non richiedendo l'installazione a livello locale, riduce i costi iniziali dell'infrastruttura e i successivi interventi di manutenzione. Tutto ciò che serve è una connessione Internet che rende l'implementazione rapida ed economica.
La raccolta dei dati si basa in genere su JSON per la programmazione e su JavaScript per l'implementazione. Con la sempre maggiore convergenza tra IT e automazione, i linguaggi di programmazione diventeranno sempre più comuni negli ambienti industriali.
