Usando o OPC UA em sua solução IIoT
Trocar dados entre serviços tradicionais e serviços baseados na nuvem traz com frequência preocupações sobre a interoperabilidade e segurança dos dados. Você já encontrará OPC (open platform communications - comunicações de plataforma aberta) em aplicações industriais como uma solução conhecida, simples e rápida de implementar, mas com suas limitações.
O OPC UA (unified architecture - arquitetura unificada) surgiu como uma melhoria significante para compartilhar informações entre processos automatizados e TI, permitindo o uso de qualquer plataforma e oferecendo mais escalabilidade em diversas aplicações industriais.
Para uma aplicação IIoT, a troca de dados usando OPC UA pode trazer muitos benefícios. Hoje discutiremos como isso funciona, e você verá que é algo que pode ajudá-lo muito em suas tarefas diárias.
Pronto? Vamos mergulhar nos detalhes técnicos.
Table of Content
- What is OPC UA?
- Message formatting and security in OPC UA
- OPC UA Protocol communication
- OPC UA Advantages and uses in IIoT
- OPC UA with JavaScript, JSON, and simple REST as APIs
O que é OPC UA?
Lançado em 2008, o protocolo OPC UA se tornou uma das principais maneiras de garantir a interoperabilidade entre sistemas digitais. Essa solução está completamente de acordo com o conceito de IoT, a Indústria 4.0, e outras coisas similares.
Um ponto relevante é que o OPC UA é totalmente compatível com o OPC Classic e todas as suas funções. Entretanto, enquanto o OPC Classic só funciona em sistemas Windows, o OPC UA funciona com Apple, Android, Linux, Windows e outros. Muito mais abrangente, não é?
O Classic e o UA têm diversas funções equivalentes, como encontrar servidores locais ou na rede, representar dados hierarquicamente e leitura e gravação baseadas em permissões de acesso.
O OPC UA também é compatível com diversos hardwares como computadores tradicionais, controladores lógicos programáveis, microcontroladores, e servidores baseados na nuvem.
Formatos de mensagem e segurança no OPC UA
Agora vamos dar uma olhada na troca de mensagens no OPC UA, no nível do equipamento e além. As mensagens usam dois formatos, UA binário e XML, e esses formatos definem a codificação e decodificação das mensagens.
O UA binário é mais comum no nível do equipamento, já que ele requer menos energia e oferece mais velocidade para alto desempenho. O UA binário foi projetado com a codificação e decodificação eficientes em mente, e o tamanho dos dados foi levado em consideração.
O XML é usado para troca de informações de alto nível. Clientes usando o protocolo OPC UA podem interpretar essas informações, e o XML tem o poder computacional para serializar e desserializar os dados, o que o faz mais poderoso que o binário.
Já quanto à segurança, o OPC Classic a atribui aos protocolos COM e DCOM da Microsoft. Mas o OPC UA possui seu próprio esquema de segurança, usando PKI (infraestrutura de chaves públicas) e certificados de padrão industrial x.509 únicos. Ele também possui autenticação de endereços, criptografia, autorização, entre outros.
Protocolos de comunicação do OPC UA
O OPC UA utiliza dois tipos de protocolos de transporte para definir a comunicação entre o cliente e o servidor, o OPC TCP e o SOAP/HTTP(s).
O OPC TCP é um protocolo dedicado, então apenas clientes usando o OPC UA podem ler informações transmitidas. A comunicação é bidirecional entre o cliente e o servidor, empacotada com segurança em uma estrutura binária.
Mensagens envoltas em um protocolo chamado SOAP são transmitidas por HTTP(s). Diferente do TCP, você tem mais possibilidades para interpretar os dados, e pode acessá-los usando um navegador convencional. O padrão é bem difundido na arena industrial.
Vantagens e usos do OPC UA no IIoT
O protocolo OPC UA permite a interoperabilidade entre plataforma, segurança e expansibilidade. Você pode encontrar diversas discussões na internet que o chamam de a chave para garantir a interoperabilidade de sistemas de IIoT.
De fato, a comunicação com o OPC UA é transparente, facilitando dramaticamente o problema da integração entre fabricantes. Agora os fabricantes precisam tornar todas as suas informações disponíveis nesse protocolo.
O OPC UA oferece um método claro e objetivo de integração que traz todos os dados relevantes do equipamento em campo. Não podemos esquecer, o MQTT (message queuing telemetry transport - transporte de telemetria de enfileiramento de mensagens) também está disponível para conectar-se diretamente com equipamentos em campo, mas isso é uma questão para um outro artigo.
Um dos desafios da IIoT é usar os dados coletados em sistemas de análise para descobrir insights. A organização OPC apresentou um exemplo de aplicação do OPC UA com APIs, e você pode fazer o mesmo com serviços IIoT, como o Netilion.
O Netilion Connect é um serviço de conexão baseado em APIs que vem com um add-on de servidor OPC, então conectar seu cliente OPC UA é mais fácil do que nunca. Usando um servidor OPC UA, você pode integrar os dados em outras soluções, como o MES ou SCADA.
O servidor OPC UA como um serviço de conexão para aplicações de cliente oferece múltiplas vantagens. Ele permite que você configure e saia usando, porque não precisa de instalação. Custos iniciais se tornam inexistentes, já que a infraestrutura necessária está sempre ali; Tudo que você precisa é de uma conexão à internet. Isso também se aplica para os custos de manutenção.
Certamente, a coleta de dados geralmente usa o JSON em programação e o JavaScript. Nós veremos gradualmente a sobreposição entre TI e automação se expandir, e as linguagens de programação se tornarão mais comuns na indústria do que nunca!
Isso faz com que o agora seja um momento excelente para aprender mais sobre linguagens de programação e como elas ajudarão você em um futuro muito próximo. Fique ligado para aprender mais sobre isso!
Links Adicionais:
· Como configurar o Servidor OPC UA
· Como adicionar o add-on do Servidor OPC UA à sua assinatura