Uso de OPC UA em soluções IIoT
A troca de dados entre sistemas tradicionais de automação e serviços baseados em nuvem frequentemente levanta preocupações sobre interoperabilidade e segurança. O OPC UA oferece recursos de segurança que ajudam a lidar com essas preocupações de forma eficiente.
Resumo
- O OPC (Comunicação de Plataforma Aberta) tem sido, por muito tempo, um padrão em aplicações industriais, oferecendo uma implementação simples e rápida, mas com certas limitações em escalabilidade e flexibilidade.
- O OPC UA (Arquitetura Unificada) foi desenvolvido como uma melhoria significativa, permitindo comunicação segura e padronizada entre processos automatizados e sistemas de TI em diferentes plataformas.
- Sua arquitetura oferece maior escalabilidade, interoperabilidade e recursos avançados de segurança, tornando-o adequado para ambientes industriais modernos.
- Para aplicações IIoT, o OPC UA oferece muitos benefícios graças ao aumento da interoperabilidade.
O que é OPC UA?
Lançado em 2008, o tornou-se um dos principais padrões para garantir a interoperabilidade entre sistemas digitais. Essa solução está totalmente alinhada com conceitos como a IIoT.
Uma vantagem fundamental é que o OPC UA é totalmente compatível com o OPC Classic e suas funções. No entanto, enquanto o OPC Classic opera apenas em sistemas Windows, o OPC UA oferece suporte a múltiplas plataformas, incluindo Apple, Android, Linux e Windows, proporcionando uma compatibilidade significativamente mais ampla.
Tanto o OPC Classic quanto o UA compartilham várias funções essenciais, como a descoberta de servidores locais e de rede, a representação hierárquica de dados e operações controladas de leitura e gravação com base em permissões de acesso. Além disso, o OPC UA é compatível com uma ampla variedade de hardwares, incluindo computadores tradicionais, controladores lógicos programáveis, microcontroladores e servidores baseados em nuvem.
Formatação de mensagens e segurança no OPC UA
A troca de mensagens no OPC UA ocorre tanto no nível do equipamento quanto em níveis superiores do sistema, utilizando dois formatos principais: Binary UA e XML. Esses formatos definem como as mensagens são codificadas e decodificadas.
O Binary UA é mais comumente utilizado no nível dos equipamentos, pois requer menos potência de processamento e oferece maior desempenho. Ele foi projetado para codificação e decodificação eficientes, com cuidadosa consideração do tamanho dos dados para otimizar a velocidade.
O XML, por outro lado, é utilizado para a troca de informações em nível mais alto. Clientes que utilizam o protocolo OPC UA podem interpretar mensagens baseadas em XML, que oferecem recursos robustos de serialização e desserialização, tornando o XML mais poderoso para o manuseio de dados complexos.
Em relação à segurança, o OPC Classic depende dos protocolos COM e DCOM da Microsoft. O OPC UA introduz sua própria estrutura de segurança abrangente, incorporando a Infraestrutura de Chave Pública (PKI) e certificados x.509 padrão da indústria. Ele também oferece suporte a autenticação, criptografia, autorização e outras medidas avançadas de segurança para garantir a integridade e a confidencialidade dos dados.
Comunicação de protocolo
O OPC UA usa dois protocolos de transporte para definir a comunicação entre o cliente e o servidor: OPC TCP e SOAP/HTTP(s). O OPC TCP é um protocolo dedicado, o que significa que apenas clientes OPC UA podem interpretar as informações transmitidas. A comunicação é bidirecional entre cliente e servidor e é empacotada de forma segura em uma estrutura binária.
As mensagens transmitidas através de SOAP usam HTTP(s). Diferentemente do OPC TCP, essa abordagem oferece possibilidades mais amplas de interpretação de dados e pode até ser acessada através de um navegador web padrão. Este método é amplamente adotado em ambientes industriais.
Vantagens e usos do OPC UA na IIoT
O protocolo OPC UA permite a interoperabilidade entre plataformas, ao mesmo tempo em que garante segurança e escalabilidade. É amplamente considerado um padrão fundamental para alcançar a integração de sistemas de IIoT.
A comunicação através do OPC UA é transparente, reduzindo significativamente os desafios de integração entre diferentes fabricantes. Como resultado, os fabricantes são obrigados cada vez mais a disponibilizar todas as informações relevantes usando esse protocolo.
Ecossistema Netilion - Arquitetura IIoT
O OPC UA fornece um método claro e eficiente para integrar dados de equipamentos de campo a sistemas de nível superior. Embora o MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) também seja comumente utilizado para conectividade direta de equipamentos, o OPC UA continua sendo um pilar para a troca de dados estruturada e segura em ambientes industriais.
OPC UA com JavaScript, JSON e APIs REST
Um dos principais desafios na IIoT é utilizar os dados coletados para análise, a fim de gerar insights acionáveis. A OPC Foundation demonstrou exemplos da aplicação do OPC UA com APIs, e abordagens similares podem ser implementadas usando serviços de IIoT como o Netilion.
O Netilion Connect é um serviço de conectividade baseado em APIs que inclui um complemento de servidor OPC, tornando a integração com clientes OPC UA simples e direta. Através de um servidor OPC UA, os dados podem ser integrados de forma transparente a outras soluções, como MES ou SCADA.
Utilizar um servidor OPC UA como camada de conectividade para aplicações de clientes oferece diversas vantagens. Não requer instalação local, reduzindo os custos iniciais de infraestrutura e os esforços contínuos de manutenção. Tudo o que é necessário é uma conexão com a Internet, tornando a implantação rápida e econômica.
A coleta de dados normalmente se baseia em JSON para a programação e em JavaScript para a implementação. À medida que TI e automação continuam a convergir, as linguagens de programação se tornarão cada vez mais comuns em ambientes industriais.
