OPC UA: Cinque lettere per più trasparenza
Lo standard OPC UA permette un'analisi efficiente dei dati provenienti da macchine e dispositivi. Con i sensori Leuze certificati OPC UA i gestori degli impianti possono beneficiare di nuove possibilità.
La piramide dell'automazione diventa permeabile
Sia nell'ambito dell'Industry 4.0, che nell'IIoT e nella comunicazione machine to machine, macchinari, impianti e i prodotti possono essere interconnessi tra loro solo utilizzando degli standard adeguati. A questo proposito, gli esperti parlano spesso di piramide dell'automazione: a seconda della definizione si va dal livello più basso, quello dei dispositivi, passando per quelli di campo, controllo e controllo dei processi, fino ad arrivare al vertice, ossia al livello gestionale. Gli standard per lo scambio di dati tra i vari livelli differiscono tra loro in termini capacità: mentre i macchinari e i dispositivi si scambiano dati a livello di campo e di controllo utilizzando i protocolli corrispondenti come IO-Link, PROFINET, Ethernet/IP, EtherCAT o Ethernet TCP/IP, l'accesso diretto ai livelli superiori della piramide dell'automazione rimane bloccato. Questo perché né un bus di campo può arrivare fino al cloud né protocolli come MQTT possono comunicare con il livello di campo. Lo standard OPC UA (UA= Unified Architecture) colma questa lacuna. Con i sensori Leuze, che sono certificati OPC UA, i gestori degli impianti possono beneficiare di ulteriori possibilità.
Lo standard OPC UA collega i vari livelli della piramide dell’automazione.
Dal campo fino al cloud
Finora non esiste un protocollo universale che permette a tutti i dispositivi, macchine e server di comunicare tra loro a tutti i livelli. Il motivo è che i protocolli devono soddisfare requisiti molto specifici al loro rispettivo livello. È impossibile descrivere tutto in uno solo. Ad ogni modo, le macchine e i dispositivi producono tanti dati preziosi. Ma i livelli che potrebbero analizzare tali dati spesso non vi hanno accesso e pertanto non possono interpretarli. È qui che OPC UA crea un collegamento. Non si tratta di un protocollo ma di un'architettura che mette insieme tante tecnologie diverse. Alla base di OPC UA troviamo un modello di informazioni utilizzato per definire quali dati debbano essere inviati. Questo standard regola le autorizzazioni di accesso a livello di comunicazione e definisce il protocollo per lo scambio di dati. In questo modo, i livelli della piramide dell'automazione che finora erano separati tra loro diventano permeabili e insieme vanno a formare una struttura di rete aperta. In quanto struttura Open Source liberamente disponibile, OPC UA funziona indipendente dal produttore e dalla piattaforma software.
Installazione più rapida
Per poter scambiare i dati a tutti i livelli della piramide dell'automazione, essi devono essere preparati e resi disponibili in modo sistematico. In effetti, anche se sono stati definiti degli standard di comunicazione, quando un dispositivo invia una sequenza numerica, il destinatario necessita di metadati. Solo così la sequenza numerica può essere interpretata correttamente, ad esempio come unità di misura. È qui che entra in gioco il modello di informazioni della OPC Foundation. Quest'ultimo descrive i dispositivi collegati come una rete composta da diversi oggetti. In primo luogo vengono regolati i collegamenti tra i nodi. In un secondo livello vengono definiti gli attributi standard, ossia i requisiti minimi affinché un dispositivo sia riconosciuto sulla rete. È possibile stabilire anche particolari attributi, come le capacità o le azioni della macchina. In questo modo si crea una struttura leggibile automaticamente. Questo consente ai dati di essere letti ed interpretati da altri dispositivi certificati OPC UA. In pratica, per evitare che ogni produttore debba creare da zero nuove specifiche per ogni dispositivo sono stati elaborati degli standard per i vari settori. Si tratta di «companion specifications» che descrivono, ad esempio, come vengono definiti i lettori di codici 1D e quali valori ed eventi mettono a disposizione. La OPC Foundation consente di scaricarli sotto forma di file PDF e XML. Le specifiche sono pertanto leggibili a macchina e non devono essere trasmesse manualmente.
Tipi di informazioni da memorizzare nel modello di dati di un dispositivo:
- Dati per l'identificazione del dispositivo nella rete
- Dati di processo ed eventi (ad es. risultato di lettura di uno scanner, comando start/stop)
- Dati sulla qualità (ad es. processi di lettura riusciti e falliti di uno scanner)
Dunque, OPC UA offre notevoli vantaggi per l'installazione. Un esempio: quando il lettore di codici a barre BCL 348i di Leuze si identifica come lettore di codici 1D nella rete e il livello di controllo comprende questo segnale, le caratteristiche del dispositivo vengono riconosciute automaticamente (AutoID). Questo si traduce in un'integrazione nel sistema particolarmente rapida. Anche la manutenzione dell'impianto è semplificata, perché gli allarmi e i messaggi di errore e di stato dei singoli dispositivi possono essere registrati a livello centrale e analizzati in modo uniforme.
Il lettore di codici 1D BCL 348i di Leuze è certificato OPC UA. Pertanto, è compatibile con i requisiti tecnici richiesti da OPC UA ed è in grado di trasmettere i dati al livello gestionale.
Sicurezza in rete
Inoltre, OPC UA contribuisce anche a una maggiore sicurezza informatica. Un'esigenza che, nell'era di IIoT, sta diventando sempre più importante perché i dati delle macchine devono essere elaborati tramite il cloud per l'Internet industriale delle cose. Un vantaggio per gli operatori degli impianti è che la crittografia end-to-end è già integrata nello standard OPC UA. I dati aziendali sono efficacemente protetti dagli attacchi esterni. Inoltre, è facile assegnare le autorizzazioni interne. Grazie a una chiara definizione dei diritti di accesso, lettura, analisi o modifica dei dati, i rischi di tempi di inattività dovuti ad attacchi o a un funzionamento non corretto sono ridotti al minimo.
Il monitoraggio degli impianti diventa più facile
Uno dei maggiori vantaggi di questo standard è la possibilità di aumentare in modo significativo l'efficienza degli impianti grazie all'analisi dei dati. OPC UA consente un monitoraggio semplice di macchine e impianti e l'ottimizzazione dei processi. Il seguente esempio pratico lo dimostra chiaramente: in un magazzino per pezzi piccoli le casse si muovono su una linea di trasporto per portare la merce alle stazioni per la preparazione ordini e al reparto spedizioni. La casse sono provviste di un'etichetta con codice a barre. I lettori di codici 1D BCL 348i di Leuze installati lungo la linea di trasporto forniscono i dati che consentono il trasporto delle casse lungo il percorso di trasporto. Con il funzionamento, nel corso del tempo si può accumulare della sporcizia sull'ottica degli scanner, che iniziano a non rilevare più correttamente le etichette sulle casse. Dall'altro lato, durante il funzionamento anche le etichette possono danneggiarsi o sporcarsi fino a diventare illeggibili. Come fanno gli operatori a trovare l’errore?
Rapido accesso ai dati importanti
Nella modalità tradizionale, senza OPC UA, è possibile accedere ai sensori utilizzando un computer di diagnostica. Grazie alla registrazione di valori come la percentuale di tentativi di lettura non riusciti è possibile identificare gli scanner sporchi o compromessi per altri motivi. Lo svantaggio è che i gestori degli impianti devono controllare e effettuare la lettura su ogni singolo dispositivo. Si tratta di un lavoro noioso, soprattutto se si tratta di individuare etichette danneggiate. In questo caso occorrono operatori o operatrici che effettuano la lettura di ogni singolo scanner e mettono i dati in correlazione tra loro manualmente. Questo può essere fatto in modo notevolmente più efficiente sfruttando l'architettura OPC UA abbinata a una tecnologia dei sensori appropriata: i lettori di codici 1D BCL 348i di Leuze sono certificati OPC UA e, pertanto, i dati degli scanner possono essere trasmessi fino al livello gestionale. Grazie a una semplice applicazione è possibile analizzarli a livello centrale e, ad esempio, visualizzarli su una dashboard. Questa indica in tempo reale se uno scanner mostra un numero di tentativi falliti insolitamente elevato. Un altro vantaggio è che viene trasmesso anche il luogo di installazione consentendo una manutenzione mirata direttamente sul posto. Se tutti gli scanner hanno problemi a rilevare una determinata etichetta, si può intervenire sostituendo quest'ultima in modo mirato. Tutto questo si traduce in un chiaro guadagno di efficienza in quanto a manutenzione e costituisce un modo semplice per aumentare la disponibilità di impianto.
Senza OPC UA, in molti casi solo con un dispendio di tempo notevolmente superiore si riescono ad identificare le etichette difettose o gli scanner danneggiati.
Affidatevi a una tecnologia dei sensori certificata
In breve tempo OPC UA si è affermato in tutto il mondo come struttura centrale per il trasferimento dei dati dal livello di campo al cloud. In questo modo i livelli del sistema di automazione, precedentemente strutturati in modo strettamente gerarchico, diventano permeabili. Ciò contribuisce, tra l'altro, a un'analisi efficiente dei dati provenienti da macchine e dispositivi. Tuttavia, solo con una tecnologia dei sensori adeguata è possibile sfruttare i vantaggi di questo standard in termini di installazione, ottimizzazione operativa e manutenzione. Qui il consiglio è di affidarsi a professionisti esperti di sensori che offrono prodotti certificati OPC UA e dispongono del know-how necessario. I Sensor People di Leuze sono sempre a vostra disposizione come interlocutori. Grazie agli innovativi sensori Leuze certificati OPC UA, come il lettore di codici 2D DCR 248i e il lettore di codici 1D BCL 348i, gli operatori possono portare i propri impianti a un livello di efficienza completamente nuovo.
Anche per i codici 2D sono disponibili degli scanner certificati OPC UA, come il DCR 248i. Per consentire un uso efficiente nell'ambito di IIoT e Industry 4.0, Leuze sta implementando lo standard OPC UA in sempre più linee di prodotti.