O acrônimo “OPC – Open Platform Communications” Inicialmente, restrito ao sistema operacional Windows, surgiu como “OLE (Object Linking and Embedding – Vinculação e incorporação de objetos) para controle de processo”, lançado em 1990, foi uma evolução do original DDE, conceito desenvolvido pela Microsoft, sendo capaz de manter conexões ativas entre dois documentos, ou mesmo embarcando um documento em outro, sabe aquela planilha do excell dentro do word? pois é, essa era uma das façanhas dessa tecnologia.
O “OLE” posteriormente evoluiu para tornar-se uma arquitetura para componente de software “COM (Component Object Model – Modelo de Objeto Componente)” e posteriormente DCOM, esse padrão de interface binária lançado em 1993, habilita a criação de objetos de comunicação entre processos em uma ampla variedade de linguagens de programação.
O padrão OPC foi lançado pela primeira vez em 1996, seu propósito era abstrair protocolos específicos do PLC (como Modbus, Profibus, etc.) em uma interface padronizada, permitindo que os sistemas HMI / SCADA fizessem interface com um “intermediário” que convertesse informações genéricas. Solicitações de leitura / gravação do OPC para solicitações específicas do dispositivo e vice-versa. Como resultado, surgiu uma indústria caseira de produtos, permitindo que os usuários finais implementassem sistemas usando os melhores produtos, interagindo perfeitamente via OPC.
Nessa versão, o protocolo agrega uma série de especificações desenvolvidas por fornecedores do setor, usuários finais e desenvolvedores de software. Essas especificações definem a interface entre Clientes e Servidores, bem como Servidores e Servidores, incluindo acesso a dados em tempo real, monitoramento de alarmes e eventos, acesso a dados históricos e outros aplicativos.
O “OPC” passa a garantir a troca segura e confiável de dados no espaço de automação industrial e em outras indústrias. Ele é independente de plataforma e garante o fluxo contínuo de informações entre dispositivos de vários fornecedores. A OPC Fundation é responsável pelo desenvolvimento e manutenção deste padrão.
Além das aprimorações, as conexões do cliente e do servidor OPC, pode conectar-se a qualquer outro aplicativo, dessa forma podemos buscar dados do PLC e carrega-los no Excel, no navegador da Web ou qualquer banco de dados ODBC, etc…
A evolução do OPC para OPC UA
Após um pouco da história do surgimento do protocolo, fica mais fácil entender as necessidades que levaram a evolução do protocolo “OPC” para “OPC UA” e suas vantagens.
Continuando a análise do protocolo OPC, o mesmo ficou obsoleto à medida que as empresas utilizavam máquinas mais inteligentes, com a comunicação mais rápida e também a utilização de tecnologias wireless.
De forma resumida, o OPC nada mais era do que um padrão de comunicação que era baseado na tecnologia OLE (exclusiva para Windows) e possuía como função principal fazer uma ponte de conexão entre as máquinas envolvidas no processo de produção e os computadores supervisórios dessas máquinas.
Na industria, maquinas supervisionadas precisavam de uma seria de especificações como: Acesso de dados, Alarmes, Eventos, históricos… e que, obviamente, não poderiam ficar restritas a apenas um Sistema Operacional, outro detalhe que soava negativamente era a falta de criptografia dos dados trafegados e a impossibilidade de gerar time out’s configuráveis…
Quando esse protocolo enfrentou essas e outras limitações, foi necessário atualizar o mesmo para atender a indústria 4.0, e nesse movimento foi criado o protocolo OPC UA. Esse protocolo recebe essa nomenclatura pois agora ele chama-se OPC Unified Architecture, onde as letras UA significam arquitetura unificada. O protocolo continua com as características boas de sua versão anterior mas agora em sua nova versão unifica sua ação para todas as plataformas e também tem sua programação variável, de forma que o cliente pode adaptar o protocolo para suas finalidades, inclusive serviços em Cloud.
O protocolo OPC UA está dividido em 3 especificações:
- DA (Data Access): Quando utilizado para a troca de dados em tempo real
- A&E (Alarm and Events): Quando usado para a troca de dados e mensagens de eventos de estados
- HDA (Historical Data Access):Quando aplicado em dados para análise histórica de eventos
Esse protocolo foi utilizado por muito tempo e foi considerado como o único protocolo existente para desenvolver as especificações citadas acima.
Quais as vantagens do protocolo OPC UA?
O protocolo OPC UA veio para revolucionar a forma com que as máquinas se comunicam com os computadores que as estão supervisionando e ela consegue atingir esse feito através de alguns avanços que possibilitam interações mais rápidas e seguras entre todos os envolvidos no processo fabril. Além dessas vantagens abaixo é possível encontrar listadas mais algumas vantagens que o protocolo OPC UA oferece:
Maior compatibilidade: O protocolo em questão após receber suas atualizações oferece agora a possibilidade de interações com outros sistemas, tais como ANSIS C, JAVA, .NET, entre outros.
Maior segurança: Os usuário deste protocolo podem agora utilizar camadas de segurança de forma combinada, criando um nível de segurança totalmente adaptável para o seu uso e suas necessidades.
Como funciona o protocolo OPC UA?
Antes de explicar como o protocolo OPC UA funciona devemos entender que este protocolo funciona com dois atores principais, o remetente e o receptor. A função do remetente consiste basicamente em ler os dados que estão fornecidos a ele e logo após codificar esses dados para fazer uma transferência segura para o receptor.
Por sua vez o receptor possui a função de decodificar os dados recebidos através do sistema e assim só ele ter acesso aos dados transmitidos. Isso acontece pois se os dados forem interceptados no meio do caminho por outro receptor este não vai conseguir “entender” os dados pois eles estão codificados e somente o receptor correto sabe como decodificar essa informação.
Agora que sabemos como a estrutura básica do sistema funciona podemos avançar e entender mais profundamente como o protocolo OPC UA funciona. Deve ser salientado que esse protocolo funciona e suporta dois formatos, estamos falando do UA binário e o XML.
Quando estamos usando o formato UA binário estamos falando de projetos que não podem usar muito poder de processamento pois esse formato é leve e além disso também é considerado como o de menor custo de implementação.
Já em cenários onde a planta possui máquinas mais complexas e o custo da implantação não é um problema o formato ideal torna-se o XML. Esa sigla XML significa “Extensible Markup Language” e ela vem cumprir as demandas de plantas que possuem impressoras em seu inventário.
Como funciona a nova tecnologia Publisher/Subscriber?
Este é um ponto muito interessante e muito atual quando estamos falando do protocolo OPC UA, isso acontece pois esse é o último avanço tecnológico e que traz este protocolo para no mundo inovador da internet das coisas, IOT. Nos parágrafos anteriores explicamos que a estrutura principal do protocolo que estamos estudando era baseado em um remetente e um receptor, porém já existe agora uma versão atualizada desse formato que é baseada em dois atores principais, o Publisher e o Subscriber.
O publisher como o próprio nome diz recebe os dados e os “publica” para todos os receptores conectados ao sistema, porém nesse novo sistema existe uma mudança. Agora os receptores recebem, decodificam e também enviam mensagens para o publisher, sendo chamados agora de “Subscribers”, inscritos quando traduzidos para português.
Dessa forma a comunicação entre as máquinas, a planta e os softwares de acompanhamento e também de supervisão torna-se muito mais rápida e torna possível uma interação maior entre esses atores durante o processo de fabricação, aumentando ainda mais a produtividade da planta.
Vamos usar o protocolo OPC UA?
Agora que já aprendemos um pouco mais sobre o protocolo OPC UA e também como ele pode ajudar na produtividade da sua planta fica mais fácil dar um passo no rumo do futuro e atualizar as suas versões deste protocolo para manter a sua empresa competitiva e segura.
E se sua necessidade seja transportar dados entre dispositivos completamente heterogêneos, esse é o protocolo que vai resolver.
Até mais, abraços e fiquem com Deus.
