OPC e OPC-UA: Differenze e Integrazione con LabVIEW

Introduzione

OPC (OLE for Process Control) è uno standard di comunicazione industriale sviluppato per garantire l’interoperabilità tra dispositivi di automazione e sistemi di controllo. Negli anni, OPC si è evoluto in OPC-UA (Unified Architecture), un protocollo più moderno e robusto.

In questo articolo, esploriamo le differenze tra OPC e OPC-UA, i loro vantaggi e come integrarli con LabVIEW.

Differenze tra OPC e OPC-UA

OPC (Classico)

  1. Tecnologia di Base: Basato su COM/DCOM (Component Object Model / Distributed Component Object Model) di Microsoft.
  2. Architettura: Utilizza un’architettura client-server.
  3. Sicurezza: La sicurezza è gestita principalmente tramite il sistema operativo Windows e le impostazioni di DCOM, che possono essere complesse e difficili da configurare.
  4. Compatibilità: Fortemente legato ai sistemi operativi Windows.
  5. Standard: Comprende diverse specifiche come OPC DA (Data Access), OPC HDA (Historical Data Access), e OPC A&E (Alarms & Events).

OPC-UA (Unified Architecture)

  1. Tecnologia di Base: Indipendente dalla piattaforma, utilizza protocolli come TCP/IP, HTTP e WebSockets.
  2. Architettura: Architettura più flessibile e scalabile con supporto per comunicazione client-server e pub/sub (publish/subscribe).
  3. Sicurezza: Include meccanismi di sicurezza avanzati come crittografia, firme digitali e controllo di accesso basato su ruoli.
  4. Compatibilità: Compatibile con diverse piattaforme e sistemi operativi, non limitato a Windows.
  5. Standard: Unifica le specifiche OPC precedenti e aggiunge nuove funzionalità per il modello informativo, sicurezza e scalabilità.

Vantaggi di OPC-UA

  • Indipendenza dalla Piattaforma: OPC-UA può essere implementato su una vasta gamma di dispositivi e sistemi operativi, non solo Windows.
  • Sicurezza: Offre un livello di sicurezza molto più elevato rispetto al classico OPC, rendendolo adatto per applicazioni critiche.
  • Scalabilità: Supporta una migliore scalabilità per applicazioni industriali complesse, con la possibilità di operare in modalità pub/sub.
  • Modello Informativo: Fornisce un modello informativo ricco e flessibile che può rappresentare strutture di dati complesse e relazioni tra dati.

Integrazione di OPC e OPC-UA con LabVIEW

LabVIEW e OPC

Per utilizzare OPC classico con LabVIEW, National Instruments offre strumenti e moduli che facilitano l’integrazione.

Strumenti e Moduli:

  • NI OPC Servers: Questo software consente a LabVIEW di connettersi a vari server OPC DA, OPC HDA, e OPC A&E.
  • DSC Module (Datalogging and Supervisory Control): Il modulo DSC fornisce supporto per la comunicazione OPC e include VI predefiniti per la lettura e scrittura di dati di processo.

Esempio di Implementazione OPC:

  1. Installazione di NI OPC Servers e DSC Module.
  2. Configurazione di una Connessione OPC: Utilizzare i VI forniti dal modulo DSC per configurare la connessione a un server OPC.
  3. Lettura e Scrittura di Dati: Creare VI in LabVIEW per leggere e scrivere dati di processo dal server OPC.

LabVIEW e OPC-UA

Per utilizzare OPC-UA con LabVIEW, National Instruments offre toolkit specifici che facilitano la comunicazione con server e client OPC-UA.

Strumenti e Moduli:

  • NI OPC UA Toolkit: Fornisce VI per la comunicazione OPC-UA, permettendo a LabVIEW di funzionare sia come client che come server OPC-UA.
  • DSC Module (per OPC-UA): Il modulo DSC supporta anche OPC-UA, fornendo strumenti aggiuntivi per la gestione di dati di processo.

Esempio di Implementazione OPC-UA:

Il toolkit OPC-UA fornisce gli strumenti per creare Server e Client OPC_UA.

Non essendoci più una dipendenza con il sistema operativo, si può lavorare sia in Windows che in Linux.

Particolarmente vantaggioso l’utilizzo come server su cRIO.

Configurazione di una Connessione OPC-UA:

Utilizzare i VI del toolkit OPC-UA per configurare una connessione sicura a un server OPC-UA.

Lettura e Scrittura di Dati:

Creare VI in LabVIEW per interagire con i nodi del server OPC-UA, leggendo e scrivendo dati in modo sicuro.

Codice di Esempio per OPC-UA

Ecco un esempio di come configurare una connessione OPC-UA in LabVIEW utilizzando il NI OPC UA Toolkit:

Server (esempio che trovate nel find example con l’installazione del toolkit)

Client

Sia OPC che OPC-UA offrono potenti strumenti per la comunicazione industriale, ma OPC-UA rappresenta un’evoluzione significativa in termini di sicurezza, scalabilità e flessibilità.

Il recente TSN Time Sensitive Network specifica hw per IP real-time, sembra trovare nell’ opc-ua il protocollo sw eletto.

Un esempio realizzato in Bytelabs

Abbiamo creato un server OPC all’interno di ogni nodo cRIO che comunica con un portale con un client client OPC-UA realizzato in Python e una app Python/React che mostra le variabili su una dashboard web.

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