PROFINET & OPC UA: sự kết nối định mệnh 

Ánh xạ dữ liệu PROFINET vào mô hình thông tin OPC UA là một trong những nhiệm vụ chính của PROFIBUS / PROFINET International (PI) trong vài tháng qua. Phân tích các yêu cầu trong thế giới thực có thể được giải quyết bằng cách tập trung vào ánh xạ như vậy đã mang lại một số trường hợp sử dụng. Các trường hợp sử dụng này cho thấy rằng nỗ lực cộng tác trên Thông số kỹ thuật đồng hành với Quỹ OPC sẽ có lợi trên toàn cảnh Công nghiệp 4.0.

Các trường hợp sử dụng
Tích hợp theo chiều ngang
Khả năng tương tác là một nguyên lý chính của OPC từ khởi đầu khiêm tốn của nó như một phương tiện để kết nối PLC và HMI từ các nhà cung cấp khác nhau. Mặc dù được thực hiện một cách cổ điển thông qua máy khách / máy chủ, việc xuất bản Phần 14 của đặc tả OPC UA hiện cho phép mô hình xuất bản / đăng ký. Với nó, giao tiếp PLC với PLC trở nên hấp dẫn hơn nhiều. Tích hợp theo chiều ngang hoặc Bộ điều khiển – Bộ điều khiển (C2C) thực sự không có gì mới đối với PI. Trên thực tế, hơn 15 năm trước, phiên bản đầu tiên của PROFINET, Tự động hóa dựa trên thành phần (CBA), đã thỏa mãn nhu cầu chính xác này. Nhưng khi Ethernet tiếp cận sâu hơn vào lĩnh vực này, PROFINET cho I/O đã được tạo và được chứng minh phổ biến hơn nhiều. Bây giờ đã đến lúc giải quyết C2C, thay vì phát minh lại bánh xe, sự lựa chọn rõ ràng là áp dụng một tiêu chuẩn được xây dựng có mục đích được thiết lập tốt cho nhiệm vụ này: OPC UA

An toàn C2C
An toàn chức năng ở cấp độ C2C vẫn chưa được giải quyết ở định dạng trung lập nhà cung cấp thực sự mở, sử dụng các công nghệ được áp dụng rộng rãi. Để đóng liên kết trong chuỗi còn thiếu này, PI đã cung cấp công nghệ PROFIsafe cho OPC Foundation để sử dụng với OPC UA. Nó làm cho ý nghĩa hoàn hảo. PROFIsafe, với tư cách là Hồ sơ ứng dụng, nằm trên mô hình ISO/OSI 7 lớp. Theo nguyên tắc kênh đen, nó không quan tâm đến việc vận chuyển cơ bản hoặc các lớp vật lý – hoàn toàn đảm bảo các thông điệp được truyền từ điểm này sang điểm khác. PROFIsafe đã yêu cầu PROFIBUS hoặc PROFINET cho một nền tảng. Bây giờ, được ánh xạ tới OPC UA, có một khái niệm an toàn duy nhất cho cả cấp điều khiển và cấp trường.

Tích hợp dọc: Cấp điều khiển
Ánh xạ PROFINET sang OPC UA trong PLC cho phép tích hợp dọc. Đầu tiên, dữ liệu tốc độ cao được đệm và đối chiếu. Làm như vậy biến nó thành thông tin. Sau đó, thông tin đó được gửi theo chiều dọc đến các hệ thống cấp cao hơn. Nếu PLC thiếu bộ nhớ hoặc khả năng tính toán, có thể cài đặt cổng cạnh chuyên dụng để thực hiện tác vụ.

Tích hợp dọc: cổng cạnh
Các phương thức và kết quả là như nhau khi ánh xạ PROFINET sang OPC UA trong một cổng cạnh thay vì trong bộ điều khiển. Đối với người dùng cuối đặc biệt là
trong các ngành công nghiệp quy trình, Kiến trúc mở NAMUR mô tả một cách để thực hiện việc này bên ngoài kim tự tháp truyền thống. Mục tiêu ở đây là để các điều khiển quá trình hiện tại không bị ảnh hưởng và tạo kênh dữ liệu thứ hai ngoài các kết nối hiện có. Việc ánh xạ và tách rời xảy ra trong cổng cạnh.

Tích hợp dọc: Cấp thiết bị
Tương tự, ánh xạ tới OPC UA trực tiếp trong thiết bị PROFINET hoặc IO-Link master có thể đạt được cùng một mục tiêu là tích hợp dọc. Và vì cả PROFINET và OPC UA đều dựa trên Ethernet tiêu chuẩn, họ có thể chia sẻ một cơ sở hạ tầng chung. Cả hai giao thức được truyền trên cùng một dây. Tuy nhiên, điều này đi kèm với một cảnh báo: so với các khung PROFINET, các khung OPC UA tương đối lớn và có thể ăn hết băng thông. Đó là nơi mà mạng lưới nhạy cảm thời gian (TSN) xuất hiện – nhưng không dành cho cuộc thảo luận này.

Mô hình khía cạnh
Trong quá trình lập bản đồ công trình PROFINET để OPC UA, nó đã xác định rằng các mô hình thông tin OPC UA hiện không đủ giải quyết tất cả các trường hợp sử dụng. Thường thì có nhiều ‘lượt xem cho một thực thể. Ví dụ: thông tin về các thành phần, tài sản hoặc vị trí của thực thể sẽ được coi là Chế độ xem vật lý. Giao diện Giao tiếp của thực thể sẽ chứa thông tin liên quan đến các mối quan hệ giao tiếp và thiết bị PROFINET. Vì mỗi Chế độ xem nhìn thực thể tự động hóa từ một góc nhìn khác nhau, chúng có thể được coi là các khía cạnh. Một bức tranh hoàn chỉnh có thể được tạo ra thông qua tổng hợp của từng khía cạnh.