OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) is een open standaard voor het uitwisselen van data tussen machines, besturingen en software. De standaard wordt beheerd door de OPC Foundation en is vastgelegd als internationale norm IEC 62541.
Het belangrijkste verschil met oudere interfaces: OPC UA levert niet alleen waarden, maar ook hun betekenis. Een machine meldt dan ‘1234’ samen met de betekenis: teller van goede stuks, eenheid stuks, met tijdstempel en kwaliteitsstatus.
Hoe OPC UA werkt
| Begrip | Betekenis |
|---|---|
| Server | draait meestal in de besturing of op een pc aan de machine en biedt de data aan |
| Client | de software die de data opvraagt, bijvoorbeeld een SCADA- of MES-systeem |
| Informatiemodel | de structuur van de data: objecten, variabelen, eenheden, relaties |
| Subscription | de client vraagt de server om wijzigingen zelf door te geven, in plaats van steeds opnieuw te vragen |
| Beveiliging | verbindingen kunnen worden ondertekend en versleuteld, met certificaten voor client en server |
Naast client/server kent OPC UA ook publish/subscribe, waarbij een bron data uitzendt naar meerdere ontvangers. Voor het aansluiten van een machine op een MES is client/server met subscriptions de gangbare weg.
Rekenvoorbeeld: steeds vragen of laten melden
Voorbeeld (fictieve waarden): van een machine worden twee variabelen gelezen: de teller en de machinestatus. De machine heeft een cyclustijd van 30 seconden; de status verandert ongeveer twintig keer per ploeg van 8 uur.
| Methode | Berekening | Waarden per ploeg |
|---|---|---|
| Elke seconde opvragen (polling) | 2 variabelen × 3.600 per uur × 8 uur | 57.600 |
| Subscription, alleen bij wijziging | teller 120 per uur × 8 uur + status 20 | 980 |
Met een subscription gaan er bijna zestig keer minder waarden over de lijn, en toch ontbreekt er niets. Belangrijker nog: bij polling elke seconde kan een status die maar 300 milliseconden duurt, tussen twee vragen vallen. Bij een subscription bemonstert de server zelf, met een instelbaar interval dat ruim onder een seconde kan liggen, en meldt hij elke wijziging.
Praktijkpunten bij het aansluiten
Is de OPC UA-server actief? Bij veel besturingen moet de server eerst in de configuratie worden ingeschakeld, soms met een extra licentie.
Welke variabelen zijn zichtbaar? Een server toont alleen wat in het project is vrijgegeven. Ontbreekt de teller, dan moet een programmeur hem vrijgeven.
Netwerk en firewall. OPC UA gebruikt standaard TCP-poort 4840. Machines staan vaak in een eigen netwerksegment; dat moet bereikbaar zijn voor de client.
Certificaten. Bij een beveiligde verbinding moeten client en server elkaars certificaat vertrouwen. Een verlopen certificaat is een veelvoorkomende oorzaak van een verbinding die plotseling wegvalt.
Oudere machines. Zonder OPC UA-server rest de weg via digitale signalen of een ander protocol. Meer daarover in het artikel over PLC’s.
OPC UA en MQTT
MQTT is een eenvoudig berichtenprotocol volgens het publish/subscribe-principe: apparaten publiceren berichten onder een topic bij een broker; ontvangers abonneren zich op die topics. MQTT is licht en geschikt voor veel apparaten en onstabiele verbindingen, maar zegt niets over de betekenis van de data; dat moet elk project zelf afspreken. OPC UA brengt die betekenis via het informatiemodel mee, maar is zwaarder. De twee sluiten elkaar niet uit: de OPC UA-specificatie beschrijft ook een variant van publish/subscribe die MQTT als transport kan gebruiken.
Machines via OPC UA aansluiten op SYMESTIC
Bij SYMESTIC leest de Cloud Gateway de besturing via OPC UA uit. De Cloud Gateway is gratis software die bij de klant op een server of pc draait; extra hardware van SYMESTIC is daarvoor niet nodig. Die leest ook alarmen die maar enkele milliseconden actief zijn. Extra machines op dezelfde gateway worden binnen enkele minuten via de cloudconfiguratie toegevoegd. Voor machines zonder OPC UA is er de IoT Box voor digitale signalen, zonder ingreep in de PLC.
Bronnen
- OPC Foundation: OPC Unified Architecture
- IEC 62541-1: OPC Unified Architecture, Part 1: Overview and concepts
Gerelateerd: PLC · SCADA · Machine monitoring · Bestaande machines aansluiten · Industrie 4.0
Zie SYMESTIC aan de hand van uw eigen use case
In de gratis live demo laat een productexpert u op het draaiende platform zien hoe OEE, stilstanden en de koppeling van uw machines en ERP er concreet uitzien.
- OEE live
- Stilstand en oorzaken
- Machines en ERP koppelen
