Utilisation d'OPC UA dans les solutions IIoT
L'échange de données entre les systèmes d'automatisation traditionnels et les services basés sur le cloud suscite fréquemment des craintes concernant l'interopérabilité et la sécurité. OPC UA offre des fonctionnalités sécurisées qui apportent une réponse efficace à ces craintes.
En bref
- OPC (Open Platform Communications) est depuis longtemps déjà un standard dans les applications industrielles. Si cette technologie permet une mise en œuvre simple et rapide, elle implique certaines limites en termes d'évolutivité et de flexibilité.
- OPC UA (Unified Architecture) a été développé dans l'objectif d'apporter une amélioration significative en permettant une communication sécurisée et standardisée entre des process automatisés et des systèmes informatiques sur différentes plates-formes.
- Son architecture combine un gain d'évolutivité et d'interopérabilité avec des fonctionnalités de sécurité avancées, ce qui le rend bien adapté aux environnements industriels modernes.
- Grâce à l'interopérabilité accrue, OPC UA offre de nombreux avantages pour les applications IIoT.
Qu'est-ce que OPC UA ?
Lancé en 2008, le protocole OPC UA est devenu l'un des standards fondamentaux pour assurer l'interopérabilité entre les systèmes numériques. Cette solution va parfaitement dans le sens de concepts tels que l'IIoT.
L'un des grands avantages est l'entière compatibilité d'OPC UA avec OPC Classic et ses fonctions. Cependant, alors qu'OPC Classic ne fonctionne que sur les systèmes Windows, OPC UA prend en charge plusieurs plates-formes, y compris Apple, Android, Linux et Windows, offrant ainsi une compatibilité nettement plus large.
OPC Classic et UA partagent plusieurs fonctions clés, comme la découverte de serveur local et réseau, la représentation hiérarchique des données et les opérations de lecture/écriture contrôlées sur la base d'autorisations d'accès. En outre, OPC UA est compatible avec un large éventail de matériel, dont les ordinateurs traditionnels, les automates programmables, les microcontrôleurs et les serveurs basés sur le cloud.
Formatage des messages et sécurité dans OPC UA
L'échange de messages dans OPC UA se déroule à la fois au niveau de l'appareil et aux niveaux supérieurs du système, à l'aide de deux formats principaux : UA binaire et XML. Ces formats définissent la façon dont les messages sont codés et décodés.
UA binaire est le plus couramment utilisé au niveau de l'équipement, car il nécessite moins de puissance de traitement et offre des performances plus élevées. Il a été conçu pour un codage et un décodage efficaces, en tenant soigneusement compte de la taille des données afin d'optimiser la vitesse.
En revanche, le format XML est utilisé pour l'échange d'informations de haut niveau. Les clients utilisant le protocole OPC UA peuvent interpréter les messages basés sur XML, qui offrent de solides capacités pour la sérialisation et la désérialisation. Ceci rend le format XML plus performant dans le cadre de la gestion de données complexes.
Concernant la sécurité, OPC Classic repose sur les protocoles COM et DCOM de Microsoft. OPC UA introduit son propre cadre de sécurité complet, intégrant une infrastructure à clés publiques (ICP) et des certificats x.509 conformes aux normes de l'industrie. Il prend également en charge l'authentification, le cryptage, l'autorisation et autres mesures de sécurité avancées afin de garantir l'intégrité et la confidentialité des données.
Communication par protocole
OPC UA utilise deux protocoles de transport pour définir la communication entre le client et le serveur : OPC TCP et SOAP/HTTP(s). OPC TCP est un protocole dédié, ce qui signifie que seuls les clients OPC UA peuvent interpréter les informations transmises. La communication entre le client et le serveur est bidirectionnelle et protégée dans une structure binaire.
Les messages transmis via SOAP utilisent HTTP(s). Contrairement à OPC TCP, cette approche offre de nombreuses possibilités d'interprétation des données et l'accès est même possible au moyen d'un navigateur web standard. Cette méthode est largement mise en œuvre dans les environnements industriels.
Avantages et types d'utilisation d'OPC UA dans l'IIoT
Le protocole OPC UA assure à la fois l'interopérabilité entre les plates-formes, la sécurité et l'évolutivité. Il est considéré par beaucoup comme un standard clé pour l'intégration des systèmes dans l'IIoT.
La communication via OPC UA est transparente, ce qui réduit considérablement les difficultés d'intégration entre des fabricants différents. C'est la raison pour laquelle les fabricants sont de plus en plus tenus d'utiliser ce protocole pour mettre à disposition toutes les informations pertinentes.
Écosystème Netilion – Architecture IIoT
OPC UA fournit une méthode claire et efficace pour intégrer les données de l'équipement de terrain dans les systèmes de niveau supérieur. Bien que MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) soit lui aussi couramment utilisé pour la connectivité directe des appareils, OPC UA reste la pierre angulaire de l'échange de données structuré et sécurisé dans les environnements industriels.
OPC UA avec JavaScript, JSON et les API REST
L'un des principaux défis dans l'IIoT consiste à utiliser les données collectées pour analyse de manière à générer des informations exploitables. L'OPC Foundation a montré des exemples d'application d'OPC UA avec des API, et des approches similaires peuvent être mises en œuvre à l'aide de services IIoT tels que Netilion.
Netilion Connect est un service de connectivité basé sur API qui comprend un module complémentaire de serveur OPC, permettant ainsi une intégration aisée avec des clients OPC UA. Grâce à un serveur OPC UA, les données peuvent être intégrées facilement dans d'autres solutions, telles que MES ou SCADA.
L'utilisation d'un serveur OPC UA comme couche connectivité pour les applications client offre plusieurs avantages. Une installation locale n'est pas nécessaire, ce qui réduit les coûts d'infrastructure initiaux et le volume de maintenance régulière. Seule une connexion Internet est requise. Le déploiement est donc rapide et économique.
La collecte des données repose généralement sur JSON pour la programmation et JavaScript pour la mise en œuvre. L'évolution convergente de l'informatique et l'automatisation s'accompagnera d'une uniformisation croissante des langages de programmation dans les environnements industriels.
