Uso del protocolo OPC UA en soluciones del IIoT
El intercambio de datos entre los sistemas de automatización tradicionales y los servicios basados en la nube suele plantear problemas de interoperabilidad y seguridad. El estándar OPC UA ofrece funciones seguras que contribuyen a resolver estos problemas de forma eficaz.
Síntesis
- OPC (Open Platform Communications) se ha consolidado desde hace tiempo como un estándar en el ámbito industrial gracias a su facilidad y rapidez de implantación, si bien presenta ciertas limitaciones en cuanto a su escalabilidad y flexibilidad.
- El estándar OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) de desarrolló como una evolución significativa del OPC clásico, ya que posibilita la comunicación segura y estandarizada entre sistemas automatizados y de TI en múltiples plataformas.
- Su arquitectura admite una mayor escalabilidad, interoperabilidad y funciones de seguridad avanzadas, lo que la hace idónea para los entornos industriales modernos.
- En aplicaciones IIoT, OPC UA ofrece numerosas ventajas gracias a su alto nivel de interoperabilidad.
¿Qué es el estándar OPC UA?
Lanzado en el año 2008, el protocolo OPC UA se convirtió en uno de los principales estándares para garantizar la interoperabilidad entre sistemas digitales. Esta solución se encuentra plenamente alineada con los principios del IIoT.
Una de las principales ventajas de OPC UA radica en su plena compatibilidad con OPC Classic y con las funciones que este ofrece. No obstante, a diferencia de OPC Classic, que opera únicamente en entornos Windows, OPC UA es compatible con diversas plataformas —como Apple, Android, Linux y Windows— ofreciendo así una compatibilidad considerablemente mayor.
Tanto OPC Classic como UA comparten varias funciones básicas, como la detección de servidores locales y de red, la representación jerárquica de datos y las operaciones controladas de lectura/escritura basadas en permisos de acceso. Además, OPC UA es compatible con una amplia gama de hardware, incluyendo ordenadores tradicionales, controladores lógicos programables, microcontroladores y servidores basados en la nube.
Formateo de mensajes y seguridad en OPC UA
El intercambio de mensajes en OPC UA se produce tanto a nivel de equipo como a niveles superiores del sistema, utilizando dos formatos principales: UA binario y XML. Estos formatos definen cómo se codifican y descodifican los mensajes.
El formato binario de UA es el más utilizado a nivel de equipo, ya que requiere una menor potencia de procesamiento y proporciona un mayor rendimiento. Se diseñó para garantizar una codificación y decodificación eficientes, optimizando el tamaño de los datos para mejorar la velocidad de procesamiento.
XML, por su parte, se emplea para el intercambio de información de alto nivel. Los clientes que usan OPC UA pueden leer mensajes en formato XML, que permiten convertir los datos fácilmente entre diferentes formas (serialización y deserialización), lo que hace que XML sea muy útil para gestionar información compleja.
En cuanto a la seguridad, OPC Classic se basa en los protocolos COM y DCOM de Microsoft. OPC UA introduce su propio marco de seguridad integral, que incluye una infraestructura de clave pública (PKI) y certificados x.509 estándar del sector. También admite autenticación, cifrado, autorización y otras medidas de seguridad avanzadas para garantizar la integridad y confidencialidad de los datos.
Protocolo de comunicación
OPC UA utiliza dos protocolos de transporte para definir la comunicación entre el cliente y el servidor: OPC TCP y SOAP/HTTP(s). OPC TCP es un protocolo exclusivo, lo que significa que únicamente los clientes OPC UA pueden interpretar la información que transmite. La comunicación es bidireccional entre el cliente y el servidor y se empaqueta de forma segura en una estructura binaria.
Los mensajes transmitidos mediante SOAP utilizan el protocolo HTTP(s). A diferencia de OPC TCP, este enfoque permite una interpretación más flexible de los datos e incluso su acceso a través de un navegador web estándar. Este método es ampliamente utilizado en entornos industriales.
Ventajas y usos del OPC UA en el IIoT
El protocolo OPC UA facilita la interoperabilidad entre distintas plataformas, a la vez que garantiza la seguridad y la escalabilidad. OPC UA está ampliamente reconocido como un estándar clave para lograr la integración de sistemas IIoT.
La comunicación a través de OPC UA es transparente, lo que reduce significativamente los retos de integración entre distintos fabricantes. Por ello, cada vez se requiere en mayor medida a los fabricantes que faciliten toda la información pertinente mediante este protocolo.
Ecosistema Netilion - Arquitectura IIoT
El protocolo OPC UA proporciona un método claro y eficaz para integrar los datos de los equipos de campo en sistemas de nivel superior. Aunque MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) también se utiliza habitualmente para conectar equipos de forma directa, el protocolo OPC UA sigue siendo esencial para intercambiar datos de manera estructurada y segura en entornos industriales.
OPC UA con JavaScript, JSON y API REST
Uno de los principales desafíos en el IIoT es utilizar los datos recopilados para realizar análisis que generen información útil y accionable. La OPC Foundation ha presentado ejemplos de cómo usar OPC UA mediante APIs, y es posible implementar enfoques similares utilizando servicios IIoT como Netilion.
Netilion Connect es un servicio de conectividad basado en API que incluye un complemento de servidor OPC, lo que facilita la integración con clientes OPC UA. A través de un servidor OPC UA, los datos pueden integrarse perfectamente en otras soluciones, como MES o SCADA.
El uso de un servidor OPC UA como capa de conectividad para aplicaciones del cliente presenta diversas ventajas. No requiere instalación local, por lo que reduce tanto los costes iniciales de infraestructura como la necesidad de llevar a cabo un mantenimiento continuo. Solo se necesita una conexión a Internet, lo que permite una implementación rápida y económica.
La recopilación de datos suele basarse en JSON para la programación y JavaScript para la implementación. A medida que la informática y la automatización continúen convergiendo, los lenguajes de programación se volverán cada vez más comunes en los entornos industriales.
