OPC UA: El nuevo aglutinante

Muchos de nosotros somos conscientes de las deficiencias de Modbus, pero nos es muy familiar y sigue siendo el único protocolo común que casi todos los dispositivos lo usan por defecto.

Al mismo tiempo, OPC Foundation ha venido mejorando constantemente sus productos, comenzando con la OPC Unified Architecture (UA) en 2008, publicada en la serie de estándares IEC 62541 como una arquitectura orientada a servicios e independiente de la plataforma.

En fecha más reciente, OPC Foundation anunció su soporte para comunicaciones cliente-servidor, lo que sentó las bases para sistemas ampliamente distribuidos y limitados sólo por el hardware en sí mismo.

Los servidores son la interface con el mundo real, permitiendo la medición de propiedades físicas, la indicación del estado y el inicio de acciones físicas. El dispositivo OPC UA Client envía paquetes de mensajes a los dispositivos del servidor, recibe respuestas desde esos dispositivos y luego actúa sobre esa información.

Cada sistema OPC UA puede contener múltiples clientes y servidores con cada cliente interactuando simultáneamente con uno o más servidores, y de manera similar cada servidor comunicándose con uno o más clientes. Las aplicaciones de OPC UA pueden combinar componentes de servidor y cliente para interactuar con otros servidores y clientes. Las sesiones se usan para gestionar las relaciones de las comunicaciones cliente/servidor con los datos de suscripción de la sesión resultante, que sólo van al cliente que generó la suscripción.

Este modelo de suscripción cliente-servidor requiere recursos en el servidor para cada cliente conectado a fin de conseguir una entrega confiable mediante almacenamiento intermedio, acuses de recibo y retransmisiones. Como resultado, el hardware en los clientes y servidores limita el número de conexiones y la cantidad de datos que pueden circular por la red, por lo que la mayoría de los dispositivos de campo no tienen capacidad de procesamiento para soportar comunicaciones OPC UA.

Las comunicaciones cliente-servidor también permiten una arquitectura orientada a servicios (SOA). De esta forma, un proveedor de servicios puede recibir pedidos, procesarlos y envíar de vuelta los resultados con la respuesta.

En 2016, OPC agregó la funcionalidad publicar/suscribir (Pub/Sub) a sus estándares. Con comunicaciones cliente-servidor, cada notificación es para un solo cliente con entrega garantizada. Pub/Sub ofrece un mecanismo alternativo de muchos a muchos con notificación de datos y eventos.

OPC Pub/Sub funciona con publicadores que envían mensajes a un middleware orientado a mensajes, sin saber qué suscriptores pueda haber, si los hay. Los suscriptores expresan su interés en tipos específicos de datos y luego procesan mensajes que contienen estos datos, sin necesidad de saber dónde se originaron.

OPC UA Pub/Sub aporta la infraestructura necesaria para alcanzar una interoperabilidad adecuada para una gran cantidad de nuevas aplicaciones y dispositivos bajo el paraguas de IIoT, IoT e Industria 4.0. Es una infraestructura que permite integrar información desde dispositivos embebidos a la nube.

Las infraestructuras en la nube usan protocolos Pub/Sub para lograr conectividad nativa con el borde sin usar adaptadores, por lo que ahora, con OPC UA, las aplicaciones también pueden proveer datos directamente a la nube. El camino de integración en la nube utiliza el protocolo ISO/IEC AMQP 1.0 con codificación de datos JSON, lo que permite manejar fácilmente la información en sistemas modernos de analítica.

Toda esta comunicación requiere seguridad, que también está incorporada en OPC UA. Los últimos ítems agregados incluyen soporte de redes TSN para temporización de mensajes y OPC UA Safety.

Similar a la mayoría de los demás protocolos de seguridad (fieldbus), OPC UA Safety se basa en el principio de canal negro y hoy por hoy aborda la comunicación controlador a controlador utilizando clientes/servidores OPC UA con SIL (Safety Integrity Level) hasta 4.

Quizás OPC todavía no pueda cumplir con los requerimientos de cada aplicación de un sistema de control, pero lo cierto es que se está trabajando para que OPC UA se convierta en el ‘nuevo aglutinante’ desde dispositivos de bajo nivel con capacidad de procesamiento adecuada hasta sistemas de negocio.

 

Preparado por Ian Verhappen, Senior Project Manager, Automation, CIMA+.

Modificado por última vez en Martes, 11 Agosto 2020 12:01
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