OPC UA Publish-Subscribe

Стандарт передачи данных OPC UA отличается от стандарта Time-Sensitive Networking (TSN) тем, что он фокусируется на информации, а не на данных. В то время как TSN способствует инновациям Индустрии 4.0, устанавливая определенные правила для эффективной коммуникации узлов операционных технологий (OT) и информационных технологий (IT), OPC UA же структурирует и преобразует данные в информацию. К значимым возможностям OPC UA можно отнести такие функции как обнаружение сервера, доступ к его данным, уведомление о событиях и выполнении методов. Этот легко настриваемый стандарт широкого профиля, который предлагает основу для определения структур данных, не устанавливая при этом какой-либо конкретный набор структур данных. Кроме того, OPC UA обеспечивает шифрование данных и безопасные процессы аутентификации и авторизации.

Модель OPC UA Publish-Subscribe (Pub/Sub) была представлена в качестве альтернативы традиционной модели «клиент-сервер» с ее подходом «запрос-ответ». Pub/Sub поддерживается VS Automation softPLC. В модели Pub/Sub издатели могут отправлять данные либо брокеру для последующего распространения среди всех подписанных клиентов, либо просто отправлять unicast/multicast пакет, при этом подписчики слушают на своем локальном адресе (unicast), или на заранее заданном multicast адресе. Данные же могут быть упакованы как в бинарный формат, так и в JSON для применения в веб-решениях.

В отличие от модели «клиент-сервер», этот подход разделяет источники данных и потребителей, тем самым превращая систему в структуру, управляемую событиями. Pub/Sub значительно упрощает коммуникацию, устраняя необходимость в избыточном опросе, и автоматически передает данные по мере их изменения. Функция Multicast еще больше расширяет возможности Pub/Sub, позволяя использовать Pub/Sub без добавления в сеть отдельного брокера. Кроме того, вложенность слоев наборов данных повышает эффективность сети.

Multicast позволяет осуществлять одновременную передачу сетевых пакетов на несколько хостов и может работать как через IP, так и через Ethernet. OPC UA можно использовать для сопоставления сообщений с IP с помощью UDP или обхода IP и сопоставления их непосредственно с Ethernet. Преимущество Multicast по сравнению с классической моделью Pub/Sub заключается в том, что она избавляет от необходимости в брокере. Все обрабатывается через группу многоадресной рассылки, и любые данные, отправляемые источником, автоматически отправляются каждому потребителю, подписанному на эту группу.

Кроме того, OPC Pub/Sub включает вложенные слои. Сообщение OPC UA включает множество наборов данных, каждый из которых состоит из множества полей. Это позволяет, например, промышленному ПК, отвечающему за несколько ПЛК, группировать наборы данных для каждого ПЛК в одно сетевое сообщение, уменьшая сетевой трафик.

Ниже приведены несколько примеров потенциальных сфер применения Pub/Sub:

1. Настраиваемая одноранговая связь между контроллерами, а также контроллерами и ЧМИ без необходимости того, чтобы какая-либо сторона знала о существовании другой. Этот обмен данными часто происходит на установленной временной шкале и может быть либо односторонним соединением, либо широковещательной передачей для нескольких получателей.
2. Асинхронные рабочие процессы, когда, например, программа обработки заказов может поместить заказ в очередь сообщений или корпоративную служебную шину, а затем его может контролировать один или несколько работников.
3. При необходимости регистрации в нескольких системах, например, датчики или приводы могут отправлять журналы событий в систему мониторинга, ЧМИ, архивную базу данных для будущих запросов и т.д.
4. Серверы OPC UA, представляющие службы или устройства, могут передавать данные в приложения, размещенные в облаке. Это может включать внутренние серверы, аналитику больших данных для оптимизации системы и профилактическое обслуживание.