OPC UA 助力提高数据透明性

技术报告

OPC UA 标准可促进机器和设备数据的高效评估。劳易测 OPC UA 认证传感器为用户带来更多受益。 

 

使自动化金字塔更具穿透性

无论是工业 4.0、工业物联网还是机器对机器通信,都必须使用适合的标准将系统和产品互联在一起。对此,专家经常提及自动化金字塔:根据定义,可能涵盖基础层、设备层、现场层、控制和过程控制层以及金字塔顶层(制造运营管理层)。各层之间采用不同的标准进行数据交换:机器和设备使用 IO-Link、Profinet、Ethernet/IP、EtherCAT 或 Ethernet TCP/IP 等协议在现场层交换数据,然后再传输到控制层,通往自动化金字塔顶层的直接路径仍处于被阻断状态。这是因为,现场总线无法扩展到云端,而 MQTT 等协议也不能与现场层通信。OPC UA 框架(UA 即统一架构)弥补了这个差距。劳易测 OPC UA 认证传感器可为用户带来更多选项。   

从现场到云端

目前还没有一种通用协议能够实现所有层级之间的机器、设备和服务器相互通信。这是因为协议必须满足各层级中非常具体的要求。但使用一个协议无法复制所有信息。机器和设备会产生大量有价值的数据。但是,在数据评估层通常无法访问或解析它们。而 OPC UA 可以为其 建立连接。这不是一种协议而是一个框架或技术集。其背后的原理是,OPC UA 通过信息模型定义传输数据。该标准可管理通信层的访问权限并定义数据交换的协议。因此,相互隔离的自动化金字塔各自独立的层级更具穿透性了,并且发展成一种开放性网络结构。OPC UA 作为可免费使用的开源产品独立于各制造商和软件平台。

快速配置
如果不使用 OPC UA,则只能花费更多的时间成本来识别有缺陷的标签或受损的扫描仪。

为了能够在自动化金字塔的所有层级之间进行数据交换,必须系统化制备并提供相应数据。即使定义了通信标准,以下也会出现以下限制:如果设备发送一个数列,接收方则需要一个元数据。只有这样才能正确解释该数列,例如作为度量单位。此时 OPC 架构的信息模型将发挥其作用。它将连接的设备描述为一个不同对象组成的网络。第一步管理节点之间的关系。第二步是定义标准属性, 这是能够在网络中识别一台设备的最低要求。此外,还可以定义机器的功能和操作等专有属性。通过此方式建立一个自动读取的结构。这样其他经过 OPC UA 认证的设备就可以读取和解析数据。实用性是:工业标准即时可用,制造商就不必为每台设备从头进行技术规范。这种配套技术规范说明了如何定义 1D 条码阅读器以及它们提供哪些数值和事件。OPC 架构提供 PDF 或 XML 格式的可下载文件。也就是说,这些技术规范是机器可读的,而无需手动传输。

设备数据模型中所存储的信息类型:

  • 用于识别网络中设备的数据
  • 过程数据和事件(例如,扫描仪的读取结果、开始/停止指令)
  • 质量数据(例如,扫描仪的成功和失败读取过程)

因此 OPC UA 为提供显著的部署优势。例如,劳易测条码阅读器 BCL 348i 在网络中将自己标识为 1D 条码阅读器并且控制层级理解了该信号,则会自动识别设备特征 (AutoID)。这样便可实现极快速的系统集成。同时还可简化设备监控,因为来自各设备的警报以及错误和状态消息都可以集中记录并统一评估。

网络安全

OPC UA 还有助于提高 IT 安全性。在工业物联网时代,此类要求变得越来越重要,因为机器数据必须通过工业物联网云端进行处理。OPC UA 标准中集成有端对端加密,机器运营商可以轻松应对此类要求。它可以有效保护公司数据免受外部攻击。此外,它还可以简化内部权限分配。系统已指定数据访问、读取、评估或更改,可以最大限度的降低因攻击或错误操作而导致的停机风险。

 

系统更易于监控
答案是经过 OPC UA 认证的劳易测 1D 条码阅读器 BCL 348i。它符合 OPC UA的技术需求,并且可以将数据传输至管理层级。

该标准的最大优势之一是能够通过数据评估显著提高设备效率。通过 OPC UA 可以轻松监控机器和设备并优化过程。通过一个实际示例进行说明:在零货存储区中,传送带将货物运输到分拣工位并和发货区。每个货箱都有贴有条码标签。安装在传送带上的劳易测 1D 条码阅读器 BCL 348i 可提供沿传送带输送箱子的相关数据。随着时间推移,运行过程可能导致扫描仪脏污,这意味着它无法再清洁识别标签。另一方面,标签在运行过程中也会受压,导致损坏或脏污而无法再被读取。此时,机器运营商如何找到错误?

快速查看相关数据

如果不使用 OPC UA 标准,最便捷的方式是使用诊断计算机来访问传感器。这些设备会存储读取尝试失败比例等数值,因此可以识别脏污或者其他受损的扫描仪。此方式的缺点是:设备运营者必须单独控制和读取每台设备。这是一项极其耗时的工作,尤其是识别受损标签的情况下。这时,员工必须单独读取每个扫描仪并手动关联数据。而借助 OPC UA 以及合适的传感器技术可以明显提高效率:劳易测的 1D 条码阅读器 BCL 348i 已经过 OPC UA 认证,因此可以将传感器数据传输至控制层。通过部署简单的应用程序即可集中评估这些数据并在仪表板中进行可视化管理。这样即可实时显示扫描仪是否存在大量失败尝试。另一个优势是,系统也会传输其安装位置,因此可以直接在相应位置进行维修服务。如果发现所有扫描仪都难以识别某个特定标签,也可以有目标的更换该标签。总而言之,可明显提高维护效率并轻松提高设备可用性。

 

从认证传感器技术中获益
此外还有用于 2D 条码的 OPC UA 认证扫描仪,例如 DCR 248i。劳易测不断为更多产品线配备 OPC UA,以提高工业物联网和工业 4.0 的利用效率。

OPC UA 在短时间内便发展成为现场层与云端之间数据交换的中心框架。之前严格层级化分布自动化设备的各层级变的更具穿透性。这助于高效评估机器和设备数据。尽管该安装标准的优势显著,运行过程和维修服务的优化只能与合适的传感器技术配套使用。在此建议咨询可提供 OPC UA 认证产品并具备相应专业知识的传感器专家。劳易测 Sensor People 可随时为您服务。使用 2D 条码阅读器 DCR 248i 和 1D 条码阅读器 BCL 348i 等创新 OPC UA 认证劳易测传感器技术产品,用户可以将其设备效率提高到全新水平。

         

         Ingo Baumgardt
         

         产品中心总监
         Auto ID + 机器版本