Trong kỷ nguyên công nghiệp 4.0, giao thức OPC UA được xem là “chìa khóa vàng” mở ra tiền đề giao tiếp chuẩn hóa giữa các thiết bị hiện đại trong hoạt động sản xuất, kinh doanh. Không chỉ giúp các nhà sản xuất tiết kiệm chi phí mà giao thức này còn tạo ra nhiều lựa chọn đa dạng cho người dùng.
Cùng AI Tech tìm hiểu chi tiết về giao thức này trong bài viết dưới đây.
OPC UA là gì?
OPC-UA là từ viết tắt của 2 cụm từ Open Platform Communications (tạm dịch là truyền thông nền tảng mở) và Unified Architecture (tạm dịch là kiến trúc thống nhất).
Đây được hiểu là một giao thức truyền thông hiện đại đa nền tảng trong lĩnh vực tự động hóa được dùng để thu thập và theo dõi dữ liệu, giúp cho các rô bốt công nghiệp, máy công cụ và bộ điều khiển logic lập trình công nghiệp (API) có thể giao tiếp tự động với nhau.
Lịch sử hình thành
Phiên bản trước đó của OPC UA là OPC Classic, hoạt động dựa trên các công nghệ do Microsoft phát triển. Mặc dù, giao thức này mang đến nhiều hiệu quả và hữu ích, song vẫn còn phụ thuộc vào Windows nên còn nhiều mặt hạn chế.
Đến năm 2015, OPC – UA được phát hành, vẫn giữ nguyên lại tất cả các chức năng của OPC Classic nhưng được nâng cấp hơn là nó hoạt động độc lập 100% với nền tảng được sử dụng.
Điều này có nghĩa là OPC UA có thể được tích hợp trên đa nền tảng, từ Windows, Linux, MacOS đến các hệ điều hành di động như iOS và Android.
Ưu điểm nổi bật của giao thức OPC UA
OPC UA là một bước tiến vượt bậc, giúp khắc phục được tất cả các hạn chế của giao thức OPC DA trước đó. Dưới đây là những ưu điểm nổi bật của giao thức này:
- OPC – UA là chuẩn quốc tế IEC 62541.
- OPC UA Server và Client có thể được lập trình, đồng thời chạy được trên nhiều hệ điều hành khác nhau.
- Chạy được trên nhiều thiết bị trường như cảm biến và chấp hành, giúp các dữ liệu từ cảm biến, thiết bị có thể dễ dàng được đưa thẳng lên Cloud.
- Giám sát kết nối hai chiều giữa Client và Server thông qua kỹ thuật Heartbeat.
- Tự động khôi phục dữ liệu (automatic backfilling) khi kết nối được phục hồi sau gián đoạn, nhờ khả năng lưu trữ tạm thời trên Server.
- Hỗ trợ đa dạng kiểu dữ liệu truyền tải: biến cơ bản, hàm, sự kiện, mảng và đối tượng.
- Tích hợp các tính năng History, Alarms & Events trong một giao thức thống nhất, thay vì tách biệt như OPC HDA và OPC A&E trước đây.
- Có khả năng theo dõi và quản lý trạng thái hệ thống qua lưu đồ (State-machine).
Một số tính năng của giao thức OPC – UA
- Bảo mật
OPC UA được thiết kế với mô hình bảo mật vô cùng tinh vi, giúp quá trình xác thực giữa máy chủ và máy khách được đảm bảo an toàn và nâng cao tính toàn vẹn trong giao tiếp.
- Tính năng mở rộng
OPC UA hoạt động độc lập với nền tảng, có khả năng mở rộng, cho phép bổ sung các tính năng mới mà không ảnh hưởng đến các ứng dụng đang hoạt động khác.
- Cơ chế cảnh báo, báo động
Giao thức được xây dựng với cơ chế cấu hình cao, cho phép gửi cảnh báo và thông báo sự kiện đến các khách hàng quan tâm. Ngoài ra, với khả năng cảnh báo thông minh, UPC – UA có thể tự động phát hiện và nhận diện lỗi một cách nhanh chóng.
- Kết nối với internet
OPC- UA có khả năng truyền tải dữ liệu thông qua Internet. Đây cũng là một trong những ưu điểm nổi bật của giao thức này.
- Mức độ tin cậy cao
OPC UA được thiết kế để đảm bảo tính xác thực và toàn vẹn của dữ liệu trong quá trình truyền thông, giúp nâng cao độ chính xác trong việc xử lý back-end và ghi dữ liệu.
Giao thức này đặc biệt phù hợp với các hệ thống sản xuất và dịch vụ công nghiệp, với tính năng dự phòng cho phép hệ thống kết nối lại nhanh chóng trong thời gian thực.
Các thông số kỹ thuật của giao thức OPC – UA
Giao thức OPC UA được xây dựng từ nhiều thông số kỹ thuật riêng lẻ, mỗi thông số mô tả một chức năng cụ thể.
Các thông số kỹ thuật cơ bản của giao thức này bao gồm: Khái niệm, Mô hình bảo mật, Mô hình không gian địa chỉ, Dịch vụ, Mô hình thông tin, Ánh xạ, Cấu hình, Truy cập dữ liệu, Cảnh báo và điều kiện, Chương trình, Truy cập lịch sử, Khám phá, Tổng hợp và PubSub.
Lưu ý: Hệ thống máy chủ và máy khách OPC sẽ không hỗ trợ cho tất cả các thông số kỹ thuật. Do đó, khi sử dụng người dùng cần cân nhắc kỹ các yêu cầu và khả năng tương thích của từng máy chủ và máy khách.
Ứng dụng của OPC – UA
Ngày nay giao thức OPC UA được ứng dụng để kiểm soát giám sát, thay thế cho hệ thống trung gian hạn chế trên Windows, giúp tối ưu hóa quá trình truyền dữ liệu từ trường đồng thời nâng cao hiệu quả kiểm soát các cấp theo chiều dọc từ cấp quản lý đến cấp doanh nghiệp.
Ngoài ra, OPC UA còn được ứng dụng cho việc truyền thông M2M (Machine to Machine), tạo nên ngôn ngữ chung giữa các thiết bị và cảm biến, đảm bảo tính an toàn trong quá trình truyền dữ liệu.
KẾT
Hy vọng với những thông tin được AI.Tech chia sẻ ở bài viết trên có thể giúp bạn đọc biết được tổng quan về OPC UA là gì? Ưu điểm và các ứng dụng của giao thức này.
Trong xu thế Cách mạng công nghiệp 4.0, OPC UA đã và đang khẳng định vị thế là giải pháp hiệu quả cho hệ thống giám sát và vận hành nhà máy thông minh, đáp ứng các yêu cầu về kết nối, tích hợp và bảo mật trong môi trường sản xuất hiện đại.
