Qua quá trình trao đổi công việc với đối tác, chúng tôi có thảo luận về khái niệm OPC UA. Đây là khái niệm phù hợp với xu hướng công nghiệp 4.0. BKAII xin chia sẻ với bạn: khái niệm cơ bản về OPC UA – giao thức cho công nghiệp 4.0.
1. Giới thiệu
Khoảng 12 năm trước, khái niệm OPC còn khá mới với nhiều kỹ sư tự động hóa. OPC được xem như giải pháp kết nối SCADA với PLC khi SCADA không có driver. Ngày nay, OPC rất phổ biến trên các phần mềm SCADA, đặc biệt OPC Data Access (OPC DA). Bài viết này tập trung vào chuẩn OPC mới hơn – OPC Unified Architecture (OPC UA). Chuẩn OPC UA khắc phục nhiều hạn chế của OPC DA, đồng thời là nền tảng giao tiếp trong Industrie 4.0, đặc biệt khi kết nối SCADA với các PLC, ví dụ như dòng S7-1500.
2. OPC DA và OPC UA
OPC viết tắt từ OLE for Process Control, dựa trên công nghệ COM/DCOM của Microsoft. OPC DA là đặc tả truy cập dữ liệu thời gian thực, kết nối SCADA (Client) đến PLC qua OPC Server. Tuy nhiên OPC DA có một số hạn chế:
- Tốc độ truy cập SCADA → PLC chậm do phải qua phần mềm trung gian.
- Khó truy cập qua mạng LAN và Internet, yêu cầu cấu hình DCOM phức tạp.
- Sử dụng port 135 dễ bị chặn bởi firewall.
- Chỉ chạy trên Windows, không hỗ trợ .NET hoặc PLC trực tiếp.
- Client kết nối “cứng” với Server, mất kết nối cần khởi động lại Client.
OPC UA – phát triển bởi OPC Foundation – khắc phục tất cả hạn chế trên, chạy đa nền tảng, bảo mật cao, hỗ trợ thiết bị trường, Cloud và Internet.
Ưu điểm của OPC UA
- Chuẩn quốc tế IEC 62541.
- Server và Client chạy trên nhiều hệ điều hành và thiết bị khác nhau.
- Bảo mật nhiều lớp: X509 Certificate, chữ ký, mã hóa, User/Password, quyền truy cập theo tag.
- Hỗ trợ Heartbeat hai chiều giữa Client và Server.
- Automatic backfilling dữ liệu khi kết nối gián đoạn.
- Dữ liệu trao đổi: Biến cơ bản, Method, Event, Array, Object, History, Alarms & Event, State-machine.
3. OPC UA trên PLC S7-1500
PLC S7-1500 (Siemens) Firmware ≥2.0, lập trình trên TIA Portal ≥v14 hỗ trợ OPC UA Server chạy trực tiếp trên CPU PLC. Các bước thiết lập OPC UA Server trên CPU:
- Kích hoạt OPC UA Server trên Properties CPU.
- Xác nhận License đã mua.
- Cấu hình biến PLC cho phép Client đọc/ghi.
Cơ chế truy cập dữ liệu OPC UA
Client yêu cầu Server cung cấp không gian tên và dữ liệu, Server truy cập vùng dữ liệu chương trình và gửi thông tin lại. Có 4 phương pháp trao đổi dữ liệu:
- Đọc/ghi đồng bộ (Synchronous Read/Write)
- Đọc/ghi bất đồng bộ (Asynchronous Read/Write)
- Đọc/ghi Node đã đăng ký trước (Registered Read/Write)
- Đăng ký (Subscription)
OPC UA khác OPC DA ở chỗ Client không kết nối “cứng” với Server, dữ liệu có thể trao đổi mềm dẻo qua Internet, tốc độ cao hơn với Node đã đăng ký và ưu thế Subscription khi dùng mạng Internet.
4. PLC S7-1500 và chuẩn Industrie 4.0
OPC UA Server tích hợp trên CPU PLC S7-1500 cho phép SCADA truy cập trực tiếp qua Internet với bảo mật cao. Mô hình Cloud-based SCADA kết nối PLC trên toàn cầu, dữ liệu được thu thập, xử lý và hiển thị trực tiếp từ Cloud. OPC UA là giao thức nền tảng cho MindSphere và các hệ thống SCADA đa quốc gia.
BKAII - Thiết bị truyền thông TỐT nhất với giá CẠNH TRANH nhất!