Giao thức OPC-UA là một tiêu chuẩn để trao đổi thông tin và dịch vụ, độc lập và an toàn, là một Esperanto thực sự của hệ thống thông tin nhà máy, bất kể máy móc, ngôn ngữ và hệ điều hành nào được sử dụng. Nó đặc biệt dành riêng cho Internet vạn vật công nghiệp (IoT hoặc IIoT).
Làm thế nào để xác định giao thức OPC-UA?
OPC-UA viết tắt của Open Platform Communications Unified Architecture- là một giao thức truyền thông đa nền tảng cho tự động hóa công nghiệp. OPC-UA giúp cho rô bốt công nghiệp, máy công cụ và bộ điều khiển logic lập trình công nghiệp (API) giao tiếp với nhau.
Giao thức được phát triển và duy trì bởi OPC Foundation. Nó là một định dạng trao đổi dữ liệu độc lập với bất kỳ thương hiệu nào và bất kỳ hệ điều hành nào. Ngoài việc tiêu chuẩn hóa giao tiếp giữa máy móc và hệ thống thông tin, giao thức OPC-UA lần đầu tiên được phát triển để đảm bảo các luồng dữ liệu trong quá trình trao đổi nội bộ hoặc giữa các thiết bị trong tự động hóa công nghiệp.
Giao thức quan trọng trong truyền thông công nghiệp
OPC-UA trước đó là OPC Classic, chỉ dựa trên các công nghệ do Microsoft phát triển. Mặc dù hữu ích và hiệu quả, nhưng sự phụ thuộc vào Windows của hệ thống đã ngăn cản sự phát triển của nó trong nhà máy hiện đại. Được phát hành từ năm 2015, OPC UA giữ lại tất cả các chức năng của OPC Classic, ngoại trừ việc nó độc lập 100% với nền tảng được sử dụng, giúp đơn giản hóa việc triển khai và bảo trì hệ thống thông tin. Không giống như phiên bản tiền nhiệm của nó, OPC UA có thể được sử dụng trên Linux, Mac OS, Microsoft Windows, iOS hoặc Android.
Toàn bộ quy trình sản xuất sử dụng cùng một dữ liệu vì chỉ có một giao thức được sử dụng. Thông tin lưu thông trong một máy hay nhiều máy, một máy và cơ sở dữ liệu hoặc mạng công nghiệp tới các đối tượng được kết nối với Internet. Trong trường hợp thứ hai, một gateway IoT công nghiệp tận dụng tiêu chuẩn hóa giao thức để trao đổi dữ liệu một cách an toàn giữa mạng cục bộ của nhà máy (LAN) và Internet (WAN), làm cho các đối tượng giao tiếp thông minh, được kết nối với hệ thống trung tâm của công ty, hệ thống thông tin, SCADA hoặc phần mềm giám sát, hoặc Cloud.
Giao thức OPC-UA là tiêu chuẩn, nó giao tiếp với tất cả các loại PLC và rô bốt, bất kể nhà sản xuất nào, với điều kiện là máy được kết nối với mạng công ty và nhà sản xuất đã triển khai nó. Tất cả giao tiếp đều là “phần mềm”, không cần thêm bus giao tiếp, không cần “dịch” ngôn ngữ hoặc cài đặt vật lý bổ sung để giao tiếp.
Giao thức OPC-UA hoạt động như thế nào?
Trong ngôn ngữ máy tính, giao thức OPC-UA thông qua một kiến trúc cổ điển được gọi là máy khách-máy chủ. Một máy sử dụng giao thức này sẽ có phần mềm trên bo mạch – một máy chủ – sẽ “phục vụ” thông tin được khách hàng “yêu cầu”. Phần mềm thứ hai cũng là một phần mềm có chức năng là “đặt món” cho người phục vụ, cho nhà hàng … Khách hàng phân tích và dịch thông tin được yêu cầu bởi một robot nhà máy. Máy chủ sẽ phản hồi bằng cách cung cấp dữ liệu mà máy yêu cầu.
Vì các máy chủ đều có thể là máy khách, chúng cũng có thể thu thập và dịch dữ liệu từ các máy chủ khác sang máy khách của chính chúng… Thông tin được trao đổi thích ứng với từng thiết bị.
Dữ liệu ở dạng “thô”, tương tự và đi qua các cổng giao tiếp kín, người ta có thể dễ dàng đóng gói các thông điệp trong mạng riêng ảo (VPN). Do đó, ngoài việc tăng cường bảo mật CNTT đáng kể, giao thức OPC-UA tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân tích dữ liệu, hiệu suất luồng và do đó nâng cấp phần cứng và phát triển cơ sở hạ tầng, bất kể cấu trúc liên kết của hệ thống thông tin và vị trí địa lý của các nhóm làm việc.
Ứng dụng OPC-UA trong sản xuất
Thành phần tần số là một trong những thành phần quan trọng của các sản phẩm điện tử. Thị phần toàn cầu của các thành phần tần số của Đài Loan là thứ hai trên thế giới – khoảng 25% – chỉ đứng sau 50% của Nhật Bản – và cao hơn Trung Quốc – 12,5%.
Đối mặt với sự cạnh tranh thị trường đã đầu tư mạnh mẽ vào dây chuyền sản xuất thông minh và các ứng dụng sản xuất thông minh để nâng cao hiệu quả và chất lượng sản xuất. Do đó, để nâng cao khả năng cạnh tranh của ngành công nghiệp thành phần tần số ở Trung Quốc, Hiệp hội Công nghiệp Tinh thể Thạch anh Đài Loan đã xây dựng kế hoạch chi tiết cho sự phát triển của các thành phần tần số vào cuối năm 2017 để thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp 3.0 lên trên 3.5. Và vào năm 2019, dự án nhóm đã được khởi động. Mục đích là giới thiệu giao thức truyền thông tiêu chuẩn chung cho phía thiết bị để tăng tỷ lệ mạng máy công nghiệp và cải thiện hiệu quả quản lý sản xuất.
Thách thức
NEXCOM đã chiến thắng trong dự án tích hợp hệ thống IoT này. Ngoài việc nhập khẩu hệ thống giám sát thông minh đám mây iAT2000, dự án còn ủy thác phát triển các thành phần tần số mô-đun mạng thiết bị tiêu chuẩn OPC-UA.
Trong ngành công nghiệp sản xuất thành phần tần số của Đài Loan, hầu hết các thiết bị sản xuất thành phần tần số không có chức năng mạng. Các phương pháp thu thập thông tin thiết bị tại chỗ có xu hướng được sao chép thủ công; do đó, gây khó khăn cho việc triển khai các ứng dụng quản lý sản xuất, lịch sử sản xuất và phân tích dữ liệu tiếp theo. Và vì thiết bị sản xuất các thành phần tần số chủ yếu dựa vào các công ty nước ngoài, bộ điều khiển của các thiết bị khác nhau thiếu các giao thức truyền thông tiêu chuẩn, điều này không có lợi cho việc giao tiếp giữa các thiết bị trong tương lai. Có nhiều loại thành phần tần số; các chủng loại sản phẩm, thông số kỹ thuật tần số và quy cách kích thước khác nhau đã làm tăng hiệu quả sản xuất của một số lượng nhỏ chủng loại, điều này đã trở thành một điểm nghẽn khó khăn cho ngành công nghiệp cấu kiện tần số để bứt phá. Việc thu thập dữ liệu của địa điểm sản xuất cũng dựa vào báo cáo thủ công và không dễ dàng tích hợp với dữ liệu trên các cảm biến và bộ điều khiển của thiết bị để phát triển trực quan hóa quá trình sản xuất tiếp theo. Do đó, NEXCOM phải cung cấp việc thu thập thông tin dây chuyền sản xuất IoT và tích hợp thông tin đặt hàng, đồng thời thiết lập Phòng War-room để tích hợp nền tảng chia sẻ thông tin OT và IT. Khi trạng thái lệnh sản xuất thay đổi, nó có thể phản hồi ngay lập tức để cải thiện hiệu quả sản xuất nhằm thỏa mãn nhu cầu lịch sử sản xuất của khách hàng.
Kết quả và lợi ích
Kết hợp khả năng ứng dụng R & D trong truyền thông công nghiệp và tích hợp hệ thống, và nhiều năm kinh nghiệm tích hợp OT, NEXCOM tập trung vào các nâng cấp công nghiệp 4.0 trong các ngành sản xuất khác nhau và cung cấp tình trạng thiết bị và thông tin dữ liệu minh bạch cho khách hàng.
Quản lý Trực quan được áp dụng để quản lý dự đoán kịp thời thông tin sản xuất và tài sản thiết bị; nó cải thiện hai lần hiệu quả báo cáo của quy trình và giảm tỷ lệ báo động sai. Lực lượng lao động có thể được tăng cường vào quản lý quy trình dây chuyền sản xuất, và chu kỳ sản xuất có thể được rút ngắn 30% theo tiêu chuẩn năng suất cố định.
Điều quan trọng là phải phát triển hệ thống trực quan và tích hợp thiết bị M2M, tạo và sử dụng phiên bản công khai của thành phần tần số, phối hợp các nhà sản xuất thiết bị & thành phần tần số để thiết lập mô hình phiên bản chia sẻ OPC UA độc quyền của các thành phần tần số. Thiết bị trong tương lai có thể có một giao thức truyền thông phổ quát và truyền tải hiệu quả các tin nhắn tức thời để đẩy giao thức truyền thông của các thành phần tần số lên các tiêu chuẩn quốc tế và dẫn đầu việc chuyển đổi thành công sản xuất thông minh trong ngành sản xuất linh kiện tần số của Đài Loan.
