Vai trò của OPC UA trong một Nhà máy thông minh

Thuật ngữ “Công nghiệp 4.0” đang rất phổ biến vào thời điểm này, và với lý do tốt. Tham chiếu đến các cuộc cách mạng công nghiệp vĩ đại của trong quá khứ cho thấy tầm quan trọng gắn liền với vai trò của một “Nhà máy Tương lai”, với các thành phần kết nối với nhau và hệ thống.

Tờ báo cáo này giải thích ý nghĩa của thuật ngữ Công nghiệp 4.0,phác họa chế độ hoạt động của Kiến trúc Hợp nhất OPC (OPC UA)và làm sáng tỏ cả cách kết nối. Người đọc cũng sẽ học những gì thách thức có thể được làm chủ với OPC để sử dụng các tiên phong –mà còn là công nghệ phức tạp, là một phần của Công nghiệp 4.0.
Tầm quan trọng của công nghiệp 4.0
Cho dù bạn hỏi các nhà sản xuất hoặc người sử dụng, thuật ngữ Công nghiệp 4.0 và tương lai nó hứa hẹn khả năng có một hiệu ứng gần như mạ trên tự động hóa công nghiệp. Công nghiệp 4.0 mô tả giai đoạn thứ tư của cuộc cách mạng công nghiệp nhờ một cuộc cách mạng mới bắt đầu bằng một hệ thống bao gồm thông minh
nhà máy, máy móc thông minh và các quy trình nối mạng. Công nghiệp đầu tiên cách mạng đã chứng kiến ​​việc cơ giới hoá sản xuất sử dụng nước và năng lượng hơi; lần thứ hai giới thiệu sản xuất đại trà với sự trợ giúp của điện; các cuộc cách mạng thứ ba là kỹ thuật số, chứng kiến ​​việc sử dụng điện tử và CNTT để tiếp tục tự động sản xuất. Với Internet, thế giới thực và ảo đang đến gần nhau hơn để tạo thành một Internet of Things. Trong tương lai, sản xuất công nghiệp sẽ được đặc trưng bởi sự cá nhân hóa mạnh mẽ của sản phẩm thông qua sản xuất linh hoạt cao,
hội nhập sâu rộng của khách hàng và đối tác kinh doanh trong kinh doanh và giá trị gia tăng quy trình, và kết nối sản xuất và dịch vụ chất lượng cao.
Trong Nhà máy Tương lai, tất cả các bộ phận sẽ kiểm soát quy trình sản xuất tự trị – cái gì đó có thể thực hiện được nhờ tính liên kết của chúng. Cho dù các thành phần đó là con người, máy móc, thiết bị hoặc hệ thống:
tất cả mọi thứ được thiết lập để được kết nối với nhau, để thu thập thông tin và chia sẻ nó. Do đó, các thành phần trong tương lai sẽ tự động liên lạc nếu cần thiết phục vụ.
Để thực hiện thành công khái niệm Công nghiệp 4.0 hoặc “Tích hợp Công nghiệp “, có một vài thách thức mà trước tiên phải được khắc phục. Trong khi ngành đang trên đỉnh của cuộc cách mạng công nghiệp mới nhất, sự kết nối là quan trọng lynchpin sẽ cho phép nó. Một thành phần cơ bản của quá trình này là OPC UA, một tiêu chuẩn cho phép tương tác ở tất cả các cấp – thiết bị tới thiết bị, thiết bị để doanh nghiệp, và xa hơn nữa.
OPC UA và nhúng
OPC là viết tắt của Open Connectivity và nó được sử dụng rộng rãi nhất thế giới quá trình trao đổi dữ liệu chuẩn cho công nghệ tự động hóa. Chuẩn mực thu thập và vận chuyển dữ liệu dưới dạng thông thường từ các thiết bị,
hệ thống, và các ứng dụng trong một tổ chức.OPC là tiêu chuẩn truyền thông chiếm ưu thế trong các thị trường công nghiệp vì cách tiếp cận đơn giản của nó để cấu trúc và trừu tượng hóa dữ liệu quá trình. Thiết kế
của tiêu chuẩn này cho phép hầu hết các dữ liệu công nghiệp được ánh xạ tới dữ liệu OPC
kết cấu.
Sự phát triển của OPC, OPC UA, thúc đẩy một kiến ​​trúc hướng dịch vụ (SOA) với các giao thức nền độc lập và các cơ chế bảo mật được xây dựng. OPC UA các ứng dụng dễ dàng được viết trong bất kỳ môi trường nào, cho phép nó được đầy đủ khả năng mở rộng, chạy trên bất cứ thứ gì từ cấp vi điều khiển đến hết
các trang trại máy chủ doanh nghiệp. Các kịch bản sử dụng cho UA của OPC không giới hạn ở mức PC: nhờ
tính linh hoạt của OPC UA, ứng dụng cũng có thể được phát triển cho Windows không các nền tảng như Linux và các hệ thống nhúng đang chạy trên RTOS (Real Time Hệ điều hành) hoặc thậm chí các môi trường “không có kim loại” mà không liên quan đến một hệ điều hành ở tất cả.
Lĩnh vực ứng dụng này trên một mức độ nhúng là rất quan trọng, vì một số lượng lớn cảm biến và thiết bị cấp thấp tạo ra dữ liệu cần thiết để phân tích. Với các hệ thống tự động hóa ngày nay và khi Công nghiệp 4.0 bắt đầu, người dùng phải có khả năng thể hiện hành vi của quá trình và cài đặt trong thời gian thực để tốt hơn hiểu họ và tối đa hóa ợi nhuận của họ. Thiết bị được kết nối với các thiết bị khác thiết bị và ứng dụng cho người dùng, tất cả đều phải được cấu hình sao cho chúng chuyển tiếp dữ liệu được tạo ra. Cấu hình này phức tạp đến mức nhiều cài đặt
chỉ chuyển tiếp một số lượng hạn chế các dữ liệu có sẵn cho người dùng. Nếu một máy chủ OPC được nhúng trực tiếp vào thiết bị một giải pháp tối ưu cho hầu hết các ứng dụng có thể được tạo ra, cho phép các thiết bị công nghiệp của một công ty được kết nối. Điều này cung cấp cho người dùng lợi thế riêng biệt về hiệu suất, chi phí và hoạt động của hệ thống của họ. OPC UA đã kết nối từ cấp doanh nghiệp đến các hệ thống nhúng của các thành phần tự động hóa. Vai trò của OPC UA trong ngành 4.0DA là một giải pháp phổ biến cho kết nối dữ liệu, OPC UA cung cấp phương pháp bảo mật và trao đổi dữ liệu đáng tin cậy và trở thành hệ thống mở phổ biến nhất trên thế giới tiêu chuẩn, nó sẽ đóng một vai trò trực tiếp trong việc giúp làm cho ngành công nghiệp 4.0 areality.OPC UA được kiến ​​trúc cho kiến ​​trúc độc lập và ‘thời gian bền’; kết quả là nó hỗ trợ các yêu cầu của Công nghiệp 4.0. Ngoài ra, OPC UA tạo điều kiện cho việc hợp nhất các thành phần “vô hình” trong việc trao đổi dữ liệu vĩnh viễn của nhà máy trong tương lai, mang lại cho OPC UA một vai trò quan trọng trong Internet of Things.Embedded OPC UA technology cho phép kết nối mở trên các thiết bị, cảm biến và bộ điều khiển lợi thế rõ ràng cho doanh nghiệp. Nhờ số liệu cung cấp, người dùng cuối được hưởng lợi từ quá trình ra quyết định nhanh hơn và kiến ​​trúc doanh nghiệp tích hợp sẽ trở thành hiện thực. Khái niệm ngành công nghiệp tích hợp này là trọng tâm của Công nghiệp 4.0. OPC Classic, như người tiền nhiệm của OPC UA, thiết lập một cuộc cách mạng kết nối dữ liệu mở đã phá vỡ rào cản liên kết giữa các hệ thống quản lý và kiểm soát và giữa các hệ thống quản lý và kiểm soát với phần còn lại của doanh nghiệp. Bây giờ, OPC UA mở rộng khái niệm này thêm nữa nhờ nền tảng và sự độc lập của hệ điều hành và khả năng mô hình hóa dữ liệu linh hoạt. Điều này cho phép UA tự nhiên đại diện cho dữ liệu từ hầu như bất kỳ nguồn dữ liệu nào ở một bên, đồng thời giữ được ngữ cảnh dữ liệu và trình bày nó cho người tiêu dùng theo một định dạng mà họ có thể sử dụng tốt nhất. Điều này có hiệu quả tóm tắt các thiết bị lớp vật lý bằng cách thể hiện trung thành các cấu trúc dữ liệu thông qua các mô hình dữ liệu UA nhất quán. Kết luận Kiểm soát dòng chảy của vật liệu, hàng hoá và thông tin, cho phép ra quyết định nhanh hơn và đơn giản hóa báo cáo là tất cả những lợi ích mà tổ chức có thể mong đợi từ Công nghiệp 4.0. Các tài liệu thông minh sẽ thông báo cho các máy móc chúng cần được xử lý như thế nào; bảo trì và sửa chữa sẽ được bắt đầu trực tiếp bởi các thành phần của nhà máy sản xuất thông minh; và các dây chuyền sản xuất cứng nhắc sẽ được chuyển đổi thành các hệ thống mô đun, hiệu quả. Cuối cùng, toàn bộ vòng đời sản phẩm có thể được ghi chép đầy đủ. Trong khi một ngành công nghiệp có chức năng đầy đủ 4.0 có thể là khái niệm mang tính afuturistic ở giai đoạn này, tiến trình đã xảy ra và dần dần sẽ dẫn đến sự chuyển đổi toàn diện và những thay đổi lớn ở mọi cấp doanh nghiệp. OPC UA dự kiến ​​sẽ là yếu tố quyết định cho thành công này, cho phép trao đổi dữ liệu qua tất cả các cấp của một tổ chức.