OPC (OLE for Process Control) — это семейство протоколов и технологий, предоставляющих единый интерфейс для управления объектами автоматизации и технологическими процессами.

Семейство протоколов ОPC довольно часто используют для обмена данными между ПЛК и SCADA системами.

Создание и поддержку спецификаций OPC координирует международная некоммерческая организация OPC Foundation, созданная в 1994 году ведущими производителями средств промышленной автоматизации.

Ввиду того, что значительное влияние в организации OPC Foundation имеет корпорация Microsoft, протоколы OPC до последнего времени были одноплатформенными и закрытыми по причине привязки к закрытым технологиям MS Windows.

Недостатки OPС (DA/HDA)

Несмотря на огромный успех и всеобщее признание, практика выявила следующие недостатки ОРС технологии:

• доступность только на операционных системах семейства Microsoft Windows

• связь c технологией DCOM, исходные коды которой являются закрытыми. Это не позволяет решать вопросы надежности ПО, а также выявлять и устранять возникающие программные отказы

• проблемы конфигурирования, связанные с DCOM

• неточные сообщения DCOM о прерываниях связи

• неприспособленность DCOM для обмена данными через интернет

• неприспособленность DCOM для обеспечения информационной безопасности.

В связи с этими недостатками и ограничениями организацией OPC Foundation было создано многоплатформенное решение – протокол OPC UA (OPC Unified Architecture). Оно унифицирует все протоколы ранних версий в рамках открытых и многоплатформенных технологий.

Стандарт OPC UA устанавливает методы обмена сообщениями между ОРС сервером и клиентом, не зависящие от аппаратно-программной платформы, от типа взаимодействующих систем и сетей. ОРС UA обеспечивает надежную и безопасную коммуникацию, противодействие вирусным атакам, гарантирует идентичность информации клиента и сервера.

Архитектура OPC UA, ориентированная на сервисы

Основным отличием ОРС UA от OPC является отказ от технологии СОМ и DCOM фирмы Microsoft и переход к архитектуре SOA (Service Oriented Architecture - "Архитектура, ориентированная на сервисы") с целью обмена информацией и обеспечения совместимости c множеством различных аппаратно-программных платформ. 

Благодаря построению сервера OPC UA на основе сервисов, появилась возможность изменять размер (масштабировать) сервера для его использования на платформах с разными вычислительными ресурсами: для встроенных приложений может быть использован сокращенный набор сервисов, для корпоративных сетевых серверов - полный набор.

Сервисы ОРС UA делятся на логические группы:

• сервисы безопасных каналов

• сервисы сессий взаимодействия приложений по инициативе пользователя

• сервисы для управления узлами**. Позволяют клиентам добавлять, модифицировать или удалять узлы в адресном пространстве

• сервисы видимости узлов, позволяющие задавать индивидуальные наборы видимых узлов для разных клиентов

• сервисы атрибутов позволяют модифицировать атрибуты узлов

• сервисы методов, которые вызывают функции, исполняемые элементами системы

• сервисы для мониторинга узлов в режиме подписки. Эти сервисы периодически контролируют переменные, атрибуты и события, а также генерируют уведомления при наступлении заданных условий

• сервисы для осуществления подписки и публикации уведомлений

Преимущества OPC UA

OPC UA обладает следующими преимуществами:

• Полностью кроссплатформенный стандарт. На первый взгляд это кажется несущественным, так как большинство SCADA-систем все равно остаются (и останутся) работать на ОС Windows. Однако с появлением кроссплатформенности исчезла необходимость в существовании OPC-сервера как отдельного приложения на компьютере, поскольку теперь большинство контроллеров уже имеют встроенную ОС и производитель может установить OPC-сервер непосредственно в контроллер. Для получения тегов из контроллера больше не требуется настраивать отдельное приложение, достаточно задать в SCADA-системе параметры подключения к контроллеру, и весь список переменных (в том числе архивных) будет получен и добавлен в проект. Таким образом, построение проекта существенно ускоряется.

• Легкость удаленного подключения. Любой разработчик АСУ с содроганием вспоминает процесс подключения удаленного «классического» OPC-сервера к SCADA-системе: для получения данных от другого компьютера необходимо было настроить DCOM по специальной инструкции. Вряд ли найдется хоть один специалист, которому удалось это сделать с первого раза. А настройка серверных редакций ОС Windows - еще более сложная процедура. В OPC UA такой проблемы в принципе нет. Теперь подключение удаленных OPC не вызывает никаких проблем. 

• Шифрование и аутентификация. К сожалению, к новым вызовам, требующим повышенной безопасности передачи данных, пока не готов ни один промышленный протокол: все они разработаны в конце 1990-х годов (или даже ранее) и не имеют никакой защиты. Технология OPC UA в этом вопросе является исключением: в ней применяются несколько вариантов шифрования и аутентификации. Это позволяет вести передачу данных через Internet, не беспокоясь за их сохранность.

• Унификация данных. В «классической» OPC существуют несколько стандартов для каждого варианта использования: OPC DA — для текущих данных, OPC HDA — для архивных и т. д. В OPC UA все стандарты объединены: текущие данные, архивные данные, сообщения — все это передается через один сервер, по единому интерфейсу. 

На протяжении еще долгого времени будет оставаться актуальной задача подключения к удаленным OPC DA/HDA серверам. Как уже было отмечено, в «классической» OPC это очень трудоемкий процесс с непредсказуемым результатом. Для решения данной проблемы уже давно существует специальный класс продуктов — OPC-туннели. Подобные продукты выпускают фирмы Matrikon, Kepware, Cogent. Такие решения позволяют подключиться к старым OPС (DA/HDA) серверам и на выходе получить современный OPС UA протокол, к которому легко подключиться и собирать все данные в рамках одного потока.

Концепция системы на базе OPC UA

Система на базе ОРС UA может содержать множество клиентов и серверов. Каждый клиент может работать параллельно с несколькими серверами и каждый сервер может обслуживать нескольких клиентов.

Выводы.

Тенденции развития современных технологий говорят о том, что протокол OPC UA, существенно упростит и унифицирует обмен данными и интеграцию компонентов в системах АСУ ТП, обеспечив пользователям удобство, надежность и безопасность/