Qué es OPC y cómo funciona
OPC es esencial para la comunicación en los sistemas de control industrial. Los procesos productivos actuales basados en sistemas de automatización industrial utilizan una gran variedad de sistemas de control, dispositivos de control y dispositivos de campo inteligentes.
La comunicación o el intercambio de datos es un reto clave entre estos dispositivos, que son de diferentes proveedores, por lo que se necesita hardware adicional para tener una comunicación efectiva entre ellos.
En este artículo detallaremos las características principales de esta tecnología cliente-servidor, donde se utiliza y el por qué, así como su arquitectura y beneficios para la industria 4.0.
Qué es un sistema OPC
El sistema OPC es un estándar de interfaz de software que permite a los programas de Windows comunicarse con dispositivos de hardware industrial. Es el estándar de conectividad de datos más popular que se utiliza para comunicarse entre controladores, dispositivos, aplicaciones y otros sistemas basados en servidores para la transferencia de datos.
Los procesos de automatización en una fábrica constan de diferentes controladores y dispositivos de distintos proveedores o vendedores con diferentes protocolos. Estos controladores y dispositivos son esenciales para comunicarse con los sistemas empresariales o de gestión (ERP, MES, etc.). Por lo tanto, OPC crea un entorno para acceder a los datos de la planta en tiempo real de dichos proveedores.
Además ofrece conectividad «plug and play» desde dispositivos propietarios, y actúa como interfaz entre diversas fuentes de datos como los PLC y los dispositivos de campo, los sensores y actuadores; aplicaciones como el sistema SCADA, u otras como sistemas HMI, RTU (Unidades Terminales Remotas), otros servidores de bases de datos, etc.
Esta tecnología se implementa en pares servidor/cliente. Por un lado, el servidor es un programa de software que convierte el protocolo de comunicación del hardware utilizado por un PLC en el protocolo OPC.
Mientras que el software cliente es cualquier programa que necesita conectarse al hardware. Por otro lado, el cliente utiliza el servidor para obtener datos o enviar comandos al hardware.
¿Por qué se utiliza OPC?
El valor de OPC radica en que es un estándar abierto, lo que significa menores costes para los fabricantes y más opciones para los usuarios. Los fabricantes de hardware sólo tienen que proporcionar un único servidor para que sus dispositivos se comuniquen con cualquier cliente OPC.
Los proveedores de software sólo tienen que incluir las capacidades del cliente OPC en sus productos y éstos se vuelven instantáneamente compatibles con miles de dispositivos de hardware. En definitiva, los usuarios pueden elegir cualquier software cliente que necesiten, con la seguridad de que se comunicará sin problemas con su hardware habilitado para OPC, y viceversa.
El escenario típico de conexión OPC es una sola conexión servidor-cliente en un solo ordenador, como se ilustra en la imagen de arriba, pero hay más posibilidades.
A continuación te detallo en 5 puntos por que deberías usar esta tecnología en tu sistema de automatización industrial:
1. Para comunicarse con diferentes proveedores
Supongamos que tenemos dos PLC. Uno es Siemens y el otro es Mitsubishi, cuyos protocolos de comunicación son diferentes entre sí.
Para conectar estos dos controladores y supervisar los datos mediante el software SCADA, se necesita un servidor OPC. Esto reduce la necesidad de un controlador de hardware adicional para convertir los protocolos propietarios al protocolo del cliente.
2. Eliminar la necesidad de controladores personalizados en el sistema
Las aplicaciones HMI necesitan controladores personalizados para establecer la comunicación con el dispositivo PLC. Del mismo modo, también necesitan diferentes drivers para acceder a los datos anteriores. Sin embargo, el servidor OPC elimina el problema de requerir controladores separados para dichas funciones.
3. Reducir la carga del dispositivo
Un servidor OPC reduce la carga de los dispositivos de la fuente de datos, ya que permite la comunicación con varias aplicaciones, mientras que sólo tiene una conexión con la fuente de datos. Esto reduce el acceso múltiple desde la fuente de datos, y por lo tanto reduce la carga en la fuente de datos.
4. Facilitar el acceso a los datos
La monitorización y gestión de los datos en tiempo real, los datos históricos y los eventos son cruciales en toda planta de proceso. Los servidores OPC facilitan las capacidades de monitorización y gestión precisas a través de múltiples protocolos automatizados como Modbus, Profibus, Profinet, etc. con un acceso redundante.
¿Cómo funciona OPC?
La especificación OPC describe la interfaz entre clientes y servidores, servidores y servidores, incluyendo el acceso a datos en tiempo real, la supervisión de alarmas y eventos, el acceso a datos históricos y otras aplicaciones.
El escenario clásico de conexión es una única conexión servidor-cliente en un solo ordenador, pero hay más opciones que incluyen:
- Conectar un cliente OPC a varios servidores OPC.
- Conectar un cliente OPC a un servidor OPC a través de una red.
- Conectar un servidor OPC a otro servidor OPC para compartir datos. Esto se conoce como OPC bridging.
Por otro lado, OPC DataHub es una herramienta diseñada exclusivamente para todas estas tareas. La combinación de servidor OPC y cliente OPC admite muchas conexiones. Así, puede conectarse a varios servidores OPC al mismo tiempo para la agregación OPC y el OPC bridging.
Además, dos OPC DataHub pueden reflejar datos a través de una red TCP para proporcionar un túnel OPC.
Arquitectura de un sistema OPC
Esta tecnología puede comunicarse con cualquier fuente de datos sin requerir ningún controlador de dispositivo, siempre que la fuente de datos sea un dispositivo habilitado para OPC, mientras que el software propio requiere controladores de dispositivo adicionales.
También admite el acceso a datos en tiempo real, el registro de datos históricos, la habilitación de datos de alarmas y eventos, etc. Como ya hemos comentado, consta de dos componentes: El cliente OPC y el servidor OPC.
El servidor OPC es una aplicación de software o un controlador estándar diseñado para acceder a los datos en tiempo real y proporciona otras funciones como la gestión de eventos, el registro, etc., de diferentes proveedores. Actúa como traductor entre el cliente y la fuente de datos para la comunicación nativa. También posee capacidades de «lectura desde» y «escritura en» la fuente de datos.
Las interfaces OPC conectan a los clientes principales con los datos de la planta proporcionando numerosas especificaciones como alarmas, manejo de eventos, historiales, etc. Con las mismas especificaciones, los servidores son capaces de comunicarse con clientes de diferentes proveedores.
Un cliente OPC es también una aplicación de software que está diseñada para comunicarse con los servidores OPC. En realidad, es un transmisor de datos que traduce la solicitud de comunicación de la aplicación a solicitud OPC y la envía al servidor OPC.
Mientras lee los datos, el cliente los traduce de nuevo al formato de comunicación nativo de la aplicación. Estos son los módulos de software incrustados en las aplicaciones como HMI’, indicadores, etc., para que puedan solicitar e instruir al software del servidor OPC. También son capaces de comunicarse con diferentes servidores OPC.
Por ejemplo, el diagrama cliente-servidor OPC, representado en la gráfica de arriba, explica cómo se comunican entre sí. El servidor recoge y envía los datos a diferentes fuentes de datos como Siemens, Allen Bradley, Mitsubishi, etc., y luego, envía esta información a los receptores de datos o clientes como SCADA, o cliente HMI, cliente de acceso a base de datos, etc.
Finalmente podemos decir que el software del servidor OPC adquiere los datos, mientras que el cliente muestra y maneja los datos.
Beneficios de utilizar el estándar OPC
Además de mejorar las conexiones de servidores y clientes OPC, el OPC DataHub puede conectar cualquier servidor o cliente OPC a otras aplicaciones, como Excel, un navegador web o cualquier otra base de datos. Y puede utilizarse para importar datos OPC en Linux o QNX.
Entre los beneficios que puede aportar utilizar esta tecnología en tu sistema de automatización industrial destacan:
- Reducción de la carga en el dispositivo de hardware.
- Aumento de la escalabilidad del sistema.
- Debido al servidor OPC, las aplicaciones cliente no necesitan saber nada sobre los detalles del protocolo de hardware.
- Aunque el dispositivo no necesita servir a múltiples clientes, aumento la vida útil del dispositivo.
- Interoperabilidad (Unix/Linux y Windows – ambas plataformas son compatibles con OPC)
- Estandarización
