OPC UA Nedir?

OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture), OPC Foundation tarafından geliştirilen bir çapraz platform ve açık kaynaklı veri değişim standardıdır. IEC62541 OPC UA spesifikasyonu tarafından tanımlanır. OPC UA, cihazlar ve sistemler arasında güvenli ve güvenilir veri değişimini mümkün kılarak güvenilir iletişim, birlikte çalışabilirlik ve verimli veri değişimi sağlar. Çapraz platform desteği, modern iletişim protokolleri, gelişmiş güvenlik, daha iyi birlikte çalışabilirlik, ölçeklenebilirlik ve esneklik sunar.

Bu makale şunları içermektedir:

• OPC UA’nın ne yaptığı ve nasıl çalıştığı
• OPC UA uygulamaları
• OPC UA ile gelecekte yapılabileceği düşünülenler

OPC’nin Tarihi

1990’ların ortalarında geliştirilen orijinal OPC (OLE for Process Control), artık “OPC Classic” olarak adlandırılan, yalnızca Microsoft’a özel bir COM/DCOM işlem değişimiydi. Öncelikle Windows tabanlı sistemler için tasarlanmıştı ve işlem içi iletişim için Microsoft’un COM/DCOM teknolojisine güveniyordu. OPC Classic, endüstriyel donanım aygıtları ve yazılım uygulamaları arasında veri alışverişini kolaylaştırıyordu.

Ancak, birden fazla sektördeki uygulamalar platformdan bağımsız veri alışverişi işlemi ve Windows dışı işletim sistemlerinde çalışacak kod yazma yeteneği gerektiriyordu. Ek olarak, OPC Classic’e yerleşik DCOM güvenliğinin bilinen güvenlik açıkları ve sınırlamaları vardı. OPC UA bu sorunları ele almak için tasarlandı ve geliştirildi. 

2006 yılında piyasaya sürülen OPC UA , OPC Classic’e göre önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor. Fabrika otomasyonu, akıllı şebekeler, bina yönetimi, veri toplama vb. dahil olmak üzere birçok uygulamada kullanılıyor. 

OPC UA’nın Temel Faydaları

• Çalışabilirlik: Birleştirilmiş ve genişletilebilir çerçevesiyle OPC UA, farklı cihazların ve sistemlerin üretici veya platformdan bağımsız olarak birbirleriyle iletişim kurmasını sağlar. Uyumlu protokoller arasında TCP/IP (Ağ ve internet iletişimi için kullanılan İletim Kontrol Protokolü/İnternet Protokolü), UDP/IP (Video gibi zamana duyarlı hizmetler için Kullanıcı Datagram Protokolü), WebSockets (gerçek zamanlı sunucu ve istemci iletişimleri), AMQP (İstemci/aracı iletişimleri için Gelişmiş Mesaj Sıralama Protokolü) ve MQTT (Sınırlı bant genişliği mesajlaşması için Mesaj Sıralama Telemetri Taşımacılığı) bulunur.
• Güvenlik: OPC UA, şifreleme, kimlik doğrulama, toplam kontrolleri, veri erişimi ve yetkilendirme yetenekleri nedeniyle oldukça güvenlidir. Ayrıca parolalar, X.509 sertifikaları ve belirteçler dahil olmak üzere güvenlik anahtarı yönetimi sağlar.
• Ölçeklenebilirlik: OPC UA son derece ölçeklenebilirdir ve küçük gömülü cihazlardan kurumsal düzeydeki sunuculara kadar her şeyde çalışır.
• Esnek: OPC UA mimarisi oldukça esnektir, karmaşık veri modellerini destekler ve yeni bilgi modellerinin entegrasyonuna olanak tanır.
• Güvenilir ve hataya dayanıklı: OPC UA, performans açısından kritik uygulamalarda maksimum “çalışma süresi” sağlamak için tasarlanmıştır.
• Gerçek zamanlı: OPC UA, endüstriyel otomasyon süreçlerinde ve diğer zamana bağlı uygulamalarda kritik öneme sahip olan gerçek zamanlı veri alışverişini destekler.
• IIoT ve Endüstri 4.0 Uyumlu: Makineleri ve sistemleri bulut platformlarına ve diğer kurumsal düzeydeki uygulamalara bağlamayı kolaylaştırdığı için OPC UA, IIoT (Endüstriyel Nesnelerin İnterneti) ve Endüstri 4.0 girişimleriyle uyumludur. 

OPC UA’nın Temel Bileşenleri

OPC UA üç ana bileşenden oluşmaktadır:

1. Değiştirilen veriler için veri yapısını, ilişkileri ve meta verileri tanımlayan bir Bilgi Modeli
2. Okuma, yazma ve yayıncı/abone gibi hizmetler OPC UA istemcilerinin OPC UA sunucusuyla etkileşime girmesine olanak tanır.
3. İkili TCP ve HTTP dahil olmak üzere protokoller

OPC UA Uygulamaları

OPC UA uygulamalarından bazıları:

SCADA Sistemleri İçin OPC UA

Fabrika otomasyonunda, OPC UA gerçek zamanlı veri toplama, izleme ve SCADA (Denetleyici Kontrol ve Veri Toplama) sistemlerinde kontrol için kullanılır. SCADA, seviye 0’ın sensörler ve vanalar gibi saha cihazlarını, seviye 1’in G/Ç cihazlarını, seviye 2’nin denetleyici bilgisayarları, seviye 3’ün üretim ve kontrol bilgisayarlarını ve seviye 4’ün üretim planlamasının yapıldığı çok seviyeli bir sistemdir. Sensörler, kontrolörler ve merkezi izleme sistemleri arasında iletişimi sağlar.

OPC UA, birden fazla üreticinin PLC’lerini (Programmable Logic Controllers) birbirine bağlayarak sistem içinde birlikte çalışabilirliği ve entegrasyonu garanti altına alır.

OPC UA, üretim hattı ekipmanlarını MES (Manufacturing Execution Systems) ile birbirine bağlayarak üretim izleme, kalite kontrol ve performans analizi için gerçek zamanlı veri alışverişine olanak tanır.

Yapısal İzleme Uygulamalarında OPC UA

Yapısal izleme uygulamalarının popüler alt kümeleri arasında SHM (yapı sağlık izleme) ve CM (durum izleme) bulunur. OPC UA protokolü, köprüye kurulan sensörlerden gelen verileri veritabanına ve SCADA sistemlerine aktarmak için sıklıkla kullanılır.

Dewesoft DAQ cihazları ve yazılımları , “anlık” OPC UA çıktısı, yakalanan veri dosyaları, bulut veri hizmetleri ve daha fazlası dahil olmak üzere çeşitli formatlarda veri çıkışı sağlayabilir.

Makine Durumu İzleme Uygulamalarında OPC UA

CM (durum izleme), diğer adıyla MCM (makine durum izleme), yaygın bir OPC UA veri aktarım uygulamasıdır. Çeşitli makinelerin dişli kutuları, fanları, motorları ve pompaları için titreşim izleme içerir. OPC UA verileri, makine performansını ve durumunu izlemek için sıklıkla kullanılır ve SCADA sistemleri ve teşhis sistemleriyle entegre edilir.

Binalardaki Otomatik Sistemlerde OPC UA

OPC UA, ısıtma, havalandırma ve klima sistemlerini entegre eden HVAC sistemlerinde kullanılır. Otomatik binalarda enerji verimliliğini teşvik etmek ve iklim kontrol sistemlerini yönetmek için idealdir. Ayrıca binaların aydınlatma, erişim kontrolü ve güvenlik sistemlerini yönetmek için de kullanılabilir.

Enerji Sektöründe OPC UA

OPC UA, elektrik şebekelerini izlemek ve kontrol etmek için akıllı şebeke uygulamalarında kullanılır ve verimli enerji dağıtımı ve tüketimini mümkün kılar. Ayrıca, rüzgar ve güneş çiftlikleri gibi yenilenebilir enerji kaynakları da dahil olmak üzere güç üretim ve dağıtım uygulamalarında ve güç santrallerinin izlenmesi ve kontrolünde de kullanılır.

İlaç ve Kimya Endüstrisinde OPC UA 

OPC UA, tutarlılık, kalite ve düzenleyici standartlara uyumu garanti ederek farmasötik ve kimyasal parti işlemlerinin otomasyonunu destekler. Ayrıca, laboratuvar cihazları ve bilgi yönetim sistemleri arasında veri alışverişini kolaylaştırarak gelişmiş veri bütünlüğü ve analizi için LIMS’de (Laboratuvar Bilgi Yönetim Sistemleri) kullanılır.

Petrol ve Gaz Sektöründe OPC UA

OPC UA, petrol ve gaz üretim tesislerindeki çeşitli sistemleri proses kontrolü, güvenlik izleme ve optimizasyon için entegre eder. Ayrıca, petrol ve gazın güvenli ve verimli bir şekilde taşınmasını sağlayarak boru hatlarının gerçek zamanlı izlenmesi ve kontrolü için de kullanılır. 

Gıda ve İçecek Sektöründe OPC UA

OPC UA, artan verimlilik ve ürün kalitesi için otomatik gıda üretim hatlarındaki farklı makineler ve kontrol sistemleri arasındaki iletişimi kolaylaştırır. Üretim sırasında kalite parametrelerinin gerçek zamanlı izlenmesi ve kontrolü, üreticilerin kalite standartlarını ve düzenleyici uyumluluğunu korumasına yardımcı olur.

Otomotiv Sektöründe OPC UA

OPC UA, otomatik otomotiv montaj hatlarındaki robotlar, konveyörler ve kontrol sistemleri arasındaki iletişimi kolaylaştırır. Senkronize operasyonları ve üretkenliği iyileştirmenin yanı sıra, test ekipmanı ve veri yönetim sistemlerini entegre ederek araç test ve doğrulama süreçlerini iyileştirir.

IoT Uygulamaları İçin OPC UA

Çeşitli sensörlerden ve ekipmanlardan veri toplamak ve analiz etmek için OPC UA’yı kullanmak, kestirimci bakım gerçekleştirmek için ekipman arızalarını önlemeye, duruş süresini ve bakım maliyetlerini azaltmaya yardımcı olur. OPC UA’nın uzaktan izleme ve kontrol yetenekleri, izleme ve kontrol amaçları için endüstriyel sistemlere uzaktan erişim sağlayarak operasyonel verimliliği ve yanıt sürelerini iyileştirir.

Akıllı Tarım İçin OPC UA

OPC UA, “akıllı tarım” uygulamalarında sensörleri, sulama sistemlerini ve çiftlik yönetim yazılımlarını entegre ederek kaynak kullanımını optimize ediyor ve ürün verimini artırıyor.

Robotik İçin OPC UA

OPC UA’nın farklı robotik sistemler ve kontrol üniteleri arasındaki iletişimi kolaylaştırması, robot kontrolünü ve koordinasyonunu teşvik eder. Bu, üretimde ve diğer robotik uygulamalarda koordineli operasyonları iyileştirir.

Dewesoft Veri Toplama Cihazlarında OPC UA Desteği

Dewesoft, hem donanım hem de yazılım düzeylerinde OPC UA standartları için geniş destek sunar. İki özel eklenti aracılığıyla istemci(client) ve sunucu(server) uygulamalarını kullanır:

1. OPC UA istemcisi: Bu modül ile tüm DewesoftX veri toplama sistemleri, Dewesoft sistemlerine gelen herhangi bir OPC UA verisini toplamak, depolamak, işlemek ve görselleştirmek için herhangi bir OPC UA sunucusuna bağlanabilir. Daha fazla bilgi edinmek için tıklayınız.
2. OPC UA sunucusu: Bu modül, tüm Dewesoft veri toplama sistemlerinin ölçülen verileri gerçek zamanlı olarak OPC UA formatı aracılığıyla yayınlamasına olanak tanır. Bu şekilde, third-party OPC UA istemcileri Dewesoft ölçüm verilerine erişebilir.

OBSIDIAN , SIRIUS XHS ve SIRIUS X gibi yeni nesil DewesotX DAQ donanımları, tüm veri transferleri için yerel veri biçimi olarak OPC UA’yı kullanır. Bu cihazlar, OPC UA verilerini doğrudan dışarı aktarabilir ve bu da verileri üthird-party sistemlere entegre etmeyi kolaylaştırır.

Ayrıca Dewesoft, test ve ölçüm için açık kaynaklı bir SDK olan openDAQ™’ ın kurucu üyelerinden biridir. openDAQ™ tamamen test ve ölçüm ekosistemini basitleştirmekle ilgilidir. Kullanıcıların standartları benimsemek için açık kaynaklı bir araç kutusu ile verileri zahmetsizce keşfetmesini, akışını sağlamasını ve yapılandırmasını sağlar. 

openDAQ SDK yapılandırması, Ethernet TCP/IP kullanan OPC-UA teknolojisine dayanır. openDAQ, DAQ aygıtları için ek bir tanım ekleyerek OPC-UA nesne modeli spesifikasyonunu genişletir. Bu tanım şu anda bir yardımcı spesifikasyon olarak değil, openDAQ’tan bir modeli olarak mevcuttur. OPC UA ayrıca openDAQ’ta varsayılan veri akışı protokolü olarak kullanılır.

OPC UA Trendleri ve Gelecekteki Olasılıklar

5G teknolojisi, halihazırda OPC UA’nın yeteneklerini geliştiriyor. Yüksek hızlı, düşük gecikmeli iletişimiyle 5G, zamana duyarlı endüstriyel uygulamalar için kritik olan daha hızlı ve daha güvenilir veri alışverişini mümkün kılıyor. Endüstriler dijital dönüşümü benimsemeye devam ederken, OPC UA çeşitli sistemler ve cihazlar arasında sorunsuz ve güvenli veri alışverişini sağlamada önemli bir rol oynayacak. 

Gelecekteki bir olasılık, AI (Yapay Zeka) ve ML’nin (Makine Öğrenimi) OPC UA ile bütünleştirilmesi olacaktır . AI odaklı analizler ve ilgili kendi kendini eğiten teknolojiler, OPC UA sistemleri tarafından üretilen büyük miktarda veriyi işleyebilir, değerli içgörüler sağlayabilir ve genel üretkenliği artırabilir. 

OPC UA’nın geleceğini şekillendiren bir diğer olası trend, gecikmeyi azaltan ve gerçek zamanlı veri alışverişini artıran uç bilişimdir. OPC UA’yı uç cihazlarla birleştirmek, ağın ucunda veri işleme ve kontrolünü geliştirerek daha hızlı ve daha güvenilir işlemleri destekleyecektir.

Endüstriler giderek artan sayıda cihaz ve sistemi birbirine bağlamaya çalışırken, OPC UA’nın açık ve standartlaştırılmış çerçevesi, farklı platformlar ve üreticiler arasında sorunsuz iletişimi garanti ederek birlikte çalışabilirliği kolaylaştıracaktır. Özetle, OPC UA’nın geleceği oldukça parlak gözükmektedir; 5G, AI, ML, Edge bilişim ve artan birlikte çalışabilirlik onu ileriye taşıyacaktır. OPC UA, endüstriyel otomasyon ve dijital dönüşümün ilerlemesinde hayati bir bileşen olmaya devam edecektir.

OPC UA, OPC Classic’e göre önemli bir ilerlemeyi temsil eder ve platformlar arası destek, modern endüstriyel iletişim protokolleri, gelişmiş güvenlik, daha iyi birlikte çalışabilirlik, ölçeklenebilirlik ve esneklik sunar. Bu iyileştirmeler, OPC UA’yı endüstriyel otomasyon ve güvenilir veri alışverişi gerektiren diğer uygulamalar için daha sağlam ve geleceğe hazır bir çözüm haline getirir.