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Qu’est-ce que le protocole OPC-UA ? Un protocole dans l’automatisme

OPC-UA

Un système de production industriel doit parfaitement faire communiquer les machines entre elles, en y amenant de l’efficacité, de l’optimisation de l’automation et des protocoles. Le protocole OPC-UA est un standard d’échange d’informations et de services, indépendant et sécurisé, véritable esperanto du système d’information de l’usine, quel que soient les machines, les langages et les systèmes d’exploitation utilisés. Il est particulièrement dédié à l’Internet Industriel des Objets (IoT ou IIoT).

Comment définir le protocole OPC-UA ?

OPC-UA – pour Open Platform Communications Unified Architecture – est un protocole de communication omni-plateforme d’automatisation industrielle. Peu importent leurs âges respectifs, OPC-UA fait communiquer entre eux robots industriels, machine-outils et automates programmables industriels (API).

Le protocole est développé et maintenu par la Fondation OPC qui regroupe un ensemble hétéroclite de constructeurs. C’est un format d’échange de données indépendant de toute marque et de tout système d’exploitation. Hormis la standardisation du dialogue entre machines et systèmes d’information, le protocole OPC-UA est d’abord élaboré pour la sécurisation des flux de données lors des échanges intra et/ou inter-équipements d’automatisme industriel.

Il est également important de préciser que c’est un standard ouvert. C’est à dire qu’il peut être implémenté par tout le monde sans nécessairement devoir mettre la main au porte-monnaie. Il est par exemple possible de partir du projet Open62541 directement disponible sur la plateforme de gestion de code source github. Cette version est écrite en C99 et C++. Mais il existe aussi des partages plus officiel comme l’OPC Foundation qui propose des librairies en .NET.

Vous l’aurez compris, l’ouverture du protocole en facilite donc son usage, le tout supporté par une communauté open-source active.

Protocole important dans la communication industrielle

OPC-UA avait un prédécesseur : OPC Classic, basé uniquement sur des technologies développées par Microsoft. Bien qu’utile et performant, la dépendance à Windows du système empêchait son évolution au sein de l’usine moderne. Rendu public et en libre accès depuis 2015, OPC UA conserve toutes les fonctionnalités d’OPC Classic, à ceci près qu’il est 100% indépendant de la plate-forme utilisée, ce qui simplifie implémentation et maintenance des systèmes d’information. Contrairement à son prédécesseur, on peut l’utiliser indifféremment sur Linux, Mac OS, Microsoft Windows, iOS ou Android.

L’ensemble du processus de production utilise les mêmes données puisqu’un seul et unique protocole est utilisé. Et ce, que les informations circulent au sein d’une seule machine ou entre plusieurs machines, une machine et une base de donnée ou encore un réseau Industriel vers des objets connectés à Internet. Dans ce dernier cas de figure une passerelle IoT comme la passerelle industrielle Advantech profite de la standardisation du protocole pour échanger de façon sécurisée des données entre le réseau local de l’usine (LAN) et Internet (WAN) et ainsi faire communiquer intelligemment les objets connectés avec le système central de l’entreprise, le système d’information, le SCADA ou logiciel de supervision ou encore le Cloud.

Le protocole OPC-UA étant standard, il communique avec tous types d’automates et de robots, quel qu’en soit le fabricant, pourvu que la machine soit raccordée au réseau de l’entreprise et que le constructeur ai implémentée. Toute la communication est « logicielle », il n’y pas besoin de bus de communication additionnel, pas besoin de « traduction » des langages ni d’installation physique supplémentaire à prévoir.

Comment ça marche ?

En langage informatique, le protocole OPC-UA adopte une classique architecture dite client-serveur. Une machine utilisant ce protocole possédera un logiciel embarqué – un serveur – qui « servira » des informations « réclamées » par un client. Ce dernier est aussi un logiciel dont la fonction est de « passer la commande » au serveur, comme au restaurant… Le client analyse, et traduit les infos réclamées par exemple par un robot d’usine. Le serveur répondra en délivrant les données réclamées par la machine.

Comme les serveurs peuvent à la fois être des clients eux-mêmes, ils peuvent aussi collecter et compiler des données d’autres serveurs à leurs propres clients, et ainsi de suite. Les informations échangées s’adaptent à chaque équipement.

Les données étant « brutes », similaires et transitant via des ports de communications fermés, on peut facilement encapsuler les messages dans des réseaux privés virtuels (VPN). De ce fait, au-delà d’augmenter considérablement la sécurité informatique, le protocole OPC-UA facilite l’analyse des données, la performance des flux et donc la mise à niveau matérielle et l’évolution de l’infrastructure, peu importe la topologie des systèmes d’information et la géolocalisation des équipes de travail.

Des modules d’acquisition de données compatibles OPC-UA

Les premiers modules d’acquisition de données et passerelles ethernet sont désormais disponibles pour communiquer sur OPC-UA. Sous la forme de module ADAM de la marque de notre partenaire Advantech, 3 nouveaux équipements de DAQ orientés IoT sont désormais disponibles :

Ces 3 boitiers bleu intègrent un ensemble d’entrées / sorties et sont également compatible Modbus/TCP et OPC-UA. Ainsi ils sont également compatibles Daisy Chain. En ce qui concerne l’OPC-UA ils intègrent également 3 niveaux de sécurités compatibles:

Enfin, nouveauté et non des moindres dans ce type d’équipement, la sécurité est également pensée au niveau du matériel.

Quels sont les avantages de l’OPC-UA ?

Pour qu’OPC-UA tire son épingle du jeu dans la course des protocoles de communication industriels et unifiés, il faut qu’il possède des arguments de poids. On retiendra finalement les points suivants :

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