¿Qué es OPC UA?

Definición, función y oportunidades de OPC UA

OPC significa "Open Platform Communications" y es un estándar de intercambio de datos para la comunicación industrial. UA son las siglas de "Unified Architecture" (Arquitectura Unificada) y describen la posibilidad de utilizar el estándar de comunicación de forma independiente de la plataforma sobre la base de diferentes sistemas operativos.

Esta norma de interfaz abierta es independiente del fabricante o proveedor de sistemas de la aplicación, del lenguaje de programación en el que se haya programado el software correspondiente y, como ya se ha mencionado, del sistema operativo en el que se ejecute la aplicación. OPC UA es, por tanto, uno de los protocolos de comunicación más importantes para Industrie 4.0 y el IIoT (Industrial Internet of Things).

¿Cómo funciona OPC UA?

Arquitectura servidor/cliente

La arquitectura servidor / cliente es el modelo de comunicación tradicional en OPC UA. Se basa en la idea de que hay un componente servidor pasivo que proporciona datos a otras aplicaciones que actúan como clientes en el proceso. Las aplicaciones cliente pueden acceder a los datos y la información del servidor a través de algunos servicios estandarizados.

El modelo servidor/cliente también incluye un modelo de abonado. En este mecanismo, cada cliente puede crear cualquier número de suscripciones al servidor. A través de estas suscripciones, un cliente puede leer datos cuando el servidor ha publicado una notificación.

Mecanismo de publicación/suscripción

Con la especificación de 2019, la Fundación OPC ha añadido la funcionalidad adicional de una arquitectura de publicación/suscripción (modelo PubSub). Debido a las características de los sistemas IIoT y en referencia a la capacidad en tiempo real y a la escalabilidad, el estándar de comunicación debía mejorarse en este ámbito. El modelo PubSub es fundamentalmente diferente del modelo servidor/cliente, pero en el contexto de OPC UA hay similitudes. En el modelo PubSub, hay un componente Publisher que define conjuntos de datos que contienen variables o notificadores. El editor publica entonces un mensaje que contiene cambios de datos o notificaciones. Estos mensajes se publican en una red donde los abonados pueden escucharlos y filtrar lo que necesitan.

Este modelo es escalable, ya que teóricamente puede haber cualquier número de editores y cualquier número de abonados. Todos están conectados a la misma red, pero no entre sí, lo que constituye la principal mejora respecto al modelo servidor/cliente.

Ventajas e inconvenientes de la norma de comunicación

Desventajas de OPC UA

Actualmente, todavía hay algunas máquinas y sistemas en el campo que no tienen una implementación nativa de OPC UA. Para este tipo de sistemas, se recomienda actualizarlos con hardware adicional mediante un enfoque de adaptación. Esto permite consultar los datos a través de los protocolos existentes de las plantas y máquinas, como Modbus RTU. A continuación, los datos se adaptan y pueden ponerse a disposición de otros participantes de la red y de los sistemas en la nube en forma de servidor OPC UA. Esto significa que los sistemas antiguos y nuevos pueden conectarse entre sí sin mucho esfuerzo e intercambiar datos a través de una interfaz OPC UA. Los routers industriales de la serie TK600, así como los Edge Gateways de las series 500 y 600 de Welotec, ofrecen estas funciones para la adquisición de datos y para la conversión, así como el suministro de datos en forma de interfaz OPC UA.

Ventajas de OPC UA

Con su comunicación estandarizada, OPC UA ofrece la posibilidad de compartir datos no sólo a nivel horizontal, sino también vertical. Especialmente en lo que respecta al intercambio de datos en sentido vertical, una opción de comunicación estandarizada entre TI y OT es un enfoque esencial para la Industria 4.0.

A nivel horizontal, esto significa que OPC UA permite que las máquinas y los sistemas intercambien datos entre sí de forma segura a través de una interfaz uniforme. Esta comunicación es completamente independiente del fabricante del sistema de control o del PLC que se haya instalado.

Visto verticalmente, OPC UA crea la posibilidad de proporcionar datos desde la capa más baja para niveles superiores como MES o ERP. Además, una combinación de OPC UA y MQTT permite enviar los datos registrados y preprocesados directamente a un sistema en la nube como Microsoft Azure. Esto ofrece la posibilidad de intercambiar y utilizar datos en todos los niveles de una estructura empresarial existente.

Oportunidades a través de OPC UA en el contexto de Industrie 4.0

Aunque OPC UA se definió mucho antes del concepto de Industrie 4.0, se considera uno de los protocolos de comunicación líderes para la implementación de proyectos IIoT.

Es necesario un lenguaje común para la interconexión inteligente de fábricas y máquinas. OPC UA puede proporcionar exactamente eso y, por lo tanto, constituye una herramienta importante para la implementación de Industrie 4.0. Para la implementación de un gran número de proyectos en el ámbito de Industrie 4.0, el modelo cliente/servidor de OPC UA puede utilizarse para comunicarse "sincrónicamente" en un escenario típico de SCADA. El modelo "PubSub" permite una escalabilidad aún mayor y mejora el rendimiento de la comunicación, por lo que es un buen candidato para la comunicación en tiempo real y muy recomendable especialmente para la implementación de proyectos de IIot.