What’s OPC UA

OPC UA คืออะไร? เข้าใจง่ายในไม่กี่นาที

OPC (Open Platform Communications) เป็นมาตรฐานการสื่อสารที่สำคัญใน Industry 4.0 และ IoT ช่วยให้เครื่องจักร อุปกรณ์ และระบบต่างๆ ในอุตสาหกรรมสามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลกันได้อย่างเป็นมาตรฐานเดียวกัน โดยไม่ขึ้นกับผู้ผลิต

UA ใน OPC UA ย่อมาจาก “Unified Architecture” ซึ่งเป็นเวอร์ชันที่พัฒนาต่อจาก OPC แบบเดิม จุดเด่นคือ สามารถทำงานได้บนทุกแพลตฟอร์ม ไม่จำกัดอยู่แค่ระบบ Windows ที่ใช้ COM/DCOM แต่เปลี่ยนมาใช้ TCP/IP หรือ SOAP แทน ทำให้ยืดหยุ่นและปลอดภัยขึ้น นอกจากนี้ OPC UA ยังรองรับ การอธิบายข้อมูลเชิงความหมาย (Semantic Data Description) ซึ่งช่วยให้ระบบเข้าใจข้อมูลได้ดีขึ้น และนำไปใช้งานได้ง่ายขึ้น

บทความนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจพื้นฐานของ OPC UA และแนวทางการนำไปใช้จริงแบบไม่ซับซ้อน

ถ้าอยากเห็นตัวอย่างการใช้งานจริง รับสิทธิ์เข้าถึงวิดีโอสอน OPC Router ได้ที่นี่ “OPC Router as UA/DA client and OPC UA server”

OPC Server ทำไมถึงสำคัญในระบบอุตสาหกรรม?

OPC Server เป็นหัวใจสำคัญของการสื่อสารแบบ OPC ทำหน้าที่เป็นซอฟต์แวร์ที่รองรับมาตรฐาน OPC และเปิดให้ระบบภายนอกสามารถเข้าถึงข้อมูลได้อย่างเป็นมาตรฐาน ในขณะที่ภายในตัวมันเองจะใช้โปรโตคอลเฉพาะของผู้ผลิตอุปกรณ์ในการควบคุมและรับส่งข้อมูล

ประเภทของ OPC Server

1. OPC Server จากผู้ผลิตฮาร์ดแวร์

แนวคิดหลักของ OPC คือ ให้ผู้ผลิตฮาร์ดแวร์เป็นผู้พัฒนา OPC Server สำหรับอุปกรณ์ของตัวเอง เพื่อให้สามารถเข้าถึงข้อมูลได้แบบมาตรฐาน OPC โดย OPC Server จากผู้ผลิตอาจมาในรูปแบบของซอฟต์แวร์แยกต่างหาก (Stand-alone) หรือเป็น Embedded OPC Server ที่ติดตั้งมาในตัวอุปกรณ์หรือเครื่องจักรเลย

2. OPC Server อิสระ (Independent OPC Server)

นอกจากผู้ผลิตฮาร์ดแวร์แล้ว ยังมีบริษัทที่พัฒนา OPC Server อิสระ ซึ่งรองรับโปรโตคอลการสื่อสารที่หลากหลายกว่าของผู้ผลิตแต่ละราย ทำให้สามารถเชื่อมต่อกับระบบที่ไม่มี OPC Server ของตัวเองได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ OPC Server อิสระมักมาพร้อม ฟีเจอร์เสริม การใช้งานที่ง่ายขึ้น และเสถียรภาพที่ดีขึ้น

ตัวอย่างผู้พัฒนา OPC Server อิสระที่เป็นที่รู้จัก ได้แก่
– Kepware (รองรับไดรเวอร์มากกว่า 150 ตัว)
– Softing
– INAT
– Matrikon

นอกจากนี้ OPC Router ก็สามารถใช้ OPC UA Server Plug-in เพื่อให้ข้อมูลทำงานเป็น OPC Server ได้เช่นกัน

OPC Client คืออะไร? ทำหน้าที่อะไรในระบบ OPC

OPC Client เป็นซอฟต์แวร์ที่ทำงานคู่กับ OPC Server โดย OPC Client จะเชื่อมต่อกับ OPC Server เพื่ออ่านและรับส่งข้อมูล เมื่อ OPC Server รองรับมาตรฐาน OPC ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า OPC Client ใดๆ ก็สามารถเข้าถึงและดึงข้อมูลจาก OPC Server ได้ในรูปแบบเดียวกัน

แอปพลิเคชันที่ทำงานเป็น OPC Client

แอปพลิเคชันที่ทำงานเป็น OPC Client มักเป็นซอฟต์แวร์ที่ต้องใช้ข้อมูลจากระบบอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น:

– SCADA และระบบแสดงผล (Visualization Systems) เช่น WinCC, InTouch, FAS inMOVE
– MES (Manufacturing Execution Systems) ที่ใช้ควบคุมและติดตามกระบวนการผลิต
– OPC Router ซึ่งรองรับ OPC UA Client Plug-in และสามารถใช้เป็นตัวกลางในการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างระบบต่างๆ

OPC Test Client – เครื่องมือสำหรับทดสอบ OPC Server

มี OPC Test Client ฟรี หลายตัวที่ช่วยให้สามารถทดสอบการทำงานและตั้งค่าของ OPC Server ได้ง่ายขึ้น โดยสามารถ ค้นหา, เชื่อมต่อ และดูค่าข้อมูลที่มีอยู่ใน OPC Server ได้อย่างรวดเร็ว

การใช้ Test Client มีความสำคัญมากในการตรวจสอบ ความถูกต้องของข้อมูล OPC โดยไม่ต้องพึ่งพาแอปพลิเคชันหลัก ซึ่งช่วยลดความผิดพลาดในการใช้งานจริง

– ตัวอย่าง OPC Test Client ที่ได้รับความนิยม ได้แก่ Test-Client จาก Unified Automation

เปรียบเทียบ OPC Classic กับ OPC UA – อะไรคือความแตกต่าง?

OPC Classic เป็นมาตรฐานแรกที่ช่วยให้ระบบอัตโนมัติจากผู้ผลิตต่างๆ สามารถเชื่อมต่อและแลกเปลี่ยนข้อมูลกันได้แบบเป็นมาตรฐานเดียวกัน อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดของ OPC Classic คือมันทำงานได้เฉพาะบน Windows เท่านั้น เนื่องจากใช้เทคโนโลยี COM และ DCOM ของ Microsoft ทำให้ไม่สามารถใช้งานบนระบบอื่น เช่น Linux, Cloud, IoT หรือ Web ได้สะดวก

เพื่อแก้ปัญหานี้ OPC UA (Unified Architecture) จึงถูกพัฒนาขึ้น โดยเน้นให้สามารถทำงานได้บนหลายแพลตฟอร์ม ไม่ว่าจะเป็น Windows, Linux, Cloud, IoT หรือ Web OPC UA ยังใช้ เทคโนโลยีเครือข่ายมาตรฐาน เช่น TCP/IP, HTTP และ SOAP ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อกับระบบอื่นๆ ได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ ยังมีการเพิ่มฟีเจอร์ด้าน ความปลอดภัย และ ความยืดหยุ่น ในการใช้งาน ทำให้เหมาะกับอุตสาหกรรมยุคใหม่ที่ต้องการการเชื่อมต่อที่ครอบคลุมมากขึ้น

ความปลอดภัยใน OPC UA

ตั้งแต่การพัฒนา OPC UA ได้ถูกออกแบบให้มีความปลอดภัยสูงสุดตั้งแต่ต้น ซึ่งแตกต่างจาก OPC Classic ที่มีข้อจำกัดด้านความปลอดภัย OPC UA ถูกพัฒนาให้สามารถทำงานร่วมกับ firewall ได้อย่างราบรื่น และใช้เทคนิคเครือข่ายมาตรฐานในการควบคุมและจัดการ

ในระดับการรับส่งข้อมูล OPC UA รองรับโปรโตคอลหลายรูปแบบ เช่น โปรโตคอลไบนารีบน TCP/IP ที่ช่วยให้การสื่อสารรวดเร็ว หรือ SOAP ผ่าน HTTPS ที่รองรับการใช้งานข้ามแพลตฟอร์ม นอกจากนี้ OPC UA ยังมีมาตรการรักษาความปลอดภัยขั้นสูง เช่น

– การเข้ารหัสข้อมูล ด้วยระดับ 128-bit หรือ 256-bit
– การเซ็นรับรองข้อความ (Message Signing) และ การตรวจสอบลำดับแพ็กเกจ (Packet Sequencing)
– การยืนยันตัวตนผู้ใช้ (User Authentication)

อีกหนึ่งฟีเจอร์สำคัญของ OPC UA คือ ระบบแลกเปลี่ยนใบรับรอง (Certificate Exchange) ซึ่งกำหนดให้ทุก OPC Client ต้องมีใบรับรองที่ถูกต้องก่อนเชื่อมต่อกับ OPC Server ทำให้สามารถควบคุมได้ว่าอุปกรณ์หรือซอฟต์แวร์ใดมีสิทธิ์เข้าถึงข้อมูล

องค์กรด้านความปลอดภัยอย่าง BSI (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik) ได้ตรวจสอบมาตรฐานของ OPC UA และไม่พบช่องโหว่ด้านความปลอดภัยเชิงระบบ ทำให้ OPC UA เป็นมาตรฐานที่น่าเชื่อถือและปลอดภัยสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม

OPC UA กับ Industry 4.0

แนวคิด Industry 4.0 ถูกกล่าวถึงครั้งแรกในปี 2011 โดยเป็นแนวทางในการพัฒนาโรงงานอัจฉริยะที่เชื่อมต่อและสื่อสารกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ในความเป็นจริง OPC UA ได้ถูกพัฒนาขึ้นก่อนหน้านั้นแล้ว และปัจจุบันถือเป็นหนึ่งใน โปรโตคอลการสื่อสารหลัก ที่รองรับแนวคิดนี้

ในการทำให้ Industry 4.0 เป็นจริง จำเป็นต้องมี ภาษากลาง ที่ช่วยให้เครื่องจักรและระบบต่างๆ สื่อสารกันได้อย่างราบรื่น ซึ่ง OPC UA ตอบโจทย์นี้ได้อย่างสมบูรณ์แบบ ด้วยความสามารถในการ แลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างระบบต่างๆ โดยไม่ขึ้นกับผู้ผลิต (vendor-independent communication) จึงกลายเป็น เครื่องมือสำคัญ สำหรับการนำ Industry 4.0 ไปใช้งานในภาคอุตสาหกรรม