8. Kết quả nghiên cứu, đóng góp của luận án
1.5.2. Nhận xét về các đặc tả của OPC
Tiêu chuẩn OPC Classic đầu tiên và cũng thành công nhất – OPC Data Access – đã
được thiết kếnhư là giao diện trình điều khiển truyền thông, cho phép truy cập đọc và ghi chuẩn tới dữ liệu hiện hành trong các thiết bị tự động. Các trường hợp chính sử
dụng là hệ thống HMI và SCADA truy cập dữ liệu từ các loại phần cứng tựđộng khác nhau, và thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau sử dụng một giao diện phần mềm được
định nghĩa bởi nhà cung cấp phần cứng. Các tiêu chuẩn sau đây, như OPC Alarms &
Events và OPC Historical Data Access cũng được thiết kế để truy cập thông tin được cung cấp bởi các hệ thống SCADA.
Với việc thừa nhận thành công của OPC trong hàng nghìn sản phẩm, OPC ngày
nay được sử dụng như là giao diện chuẩn giữa các hệ thống tự động trong các mức độ
khác nhau của mô thức (mô hình) tựđộng hóa. Nó thậm chí được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực mà nó không được thiết kế, và có thêm nhiều khu vực nơi mà các
nhà sản xuất muốn sử dụng một tiêu chuẩn như OPC, nhưng không thể dùng nó vì sự
phụ thuộc COM của OPC hay vì sự hạn chế việc truy nhập từ xa khi sử dụng DCOM. OPC XML-DA là phương pháp đầu tiên của OPC Foundation để duy trì những tính
năng thành công của OPC, nhưng lại sử dụng một nhà cung cấp và nền tảng cơ sở hạ
tầng truyền thông trung lập. Có nhiều lý do tại sao chỉ tạo ra các phiên đặc tả của Web
Service đã thành công của OPC không bao phủ các yêu cầu cho một thế hệ OPC mới. Một trong những lý do đó là việc thực hiện kém hiệu quả của XML Web Service khi so sánh với phiên bản COM gốc. Hơn nữa, việc sử dụng các ngăn xếp XML Web Service là nguyên nhân gây ra vấn đề về khảtương tác.
32
Bên cạnh vấn đề về sựđộc lập của nền tảng, các công ty thành viên OPC đề xuất yêu cầu để thể hiện dữ liệu và hệ thống phức tạp, gỡ bỏ những hạn chế của OPC Classic.
OPC UA được sinh ra với một sự kỳ vọng rằng nó sẽ thay thế chính xác cho tất cả các đặc tả COM-based đang tồn tại mà không mất mát đi bất kỳ một tính năng hay hiệu
năng nào. Thêm vào đó, nó phải đảm bảo tất các các yêu cầu đối với giao diện hệ thống
độc lập nền tảng với khả năng mô hình hóa phong phú và rộng mởđể miêu tả các hệ
thống phức tạp. Phạm vi ứng dụng rộng rãi nơi mà OPC cần có tính mở rộng từ hệ
thống nhúng tới những hệ thống như: SCADA và DCS tới MES và ERP. Các yêu cầu có thểđược nhóm lại thành: nhóm dành cho việc giao tiếp giữa hệ thống phân tán để có thểtrao đổi thông tin và nhóm đáp ứng các yêu cầu việc mô hình dữ liệu nhằm mô tả hệ
thống và những thông tin có sẵn. Những yêu cầu quan trọng nhất của OPC UA là:
Truyền thông giữa các hệ thống phân tán:
Tin cậy. o Khảnăng chịu lỗi và ổn định. o Redundancy: độdư thừa. Nền tảng độc lập. Khảnăng mở rộng. Hiệu suất cao. Internet và tường lửa. Bảo mật và kiểm soát truy cập. Khảnăng tương tác. Mô hình hóa dữ liệu:
Mô hình phổ biến cho tất các các dữ liệu OPC.
Hướng đối tượng.
Mở rộng loại hệ thống.
Khối dữ liệu.
Dữ liệu và phương thức phức tạp.
Khảnăng mở rộng từ mô hình đơn giản đến phức tạp.
Trừa tượng hóa mô hình cơ bản.
Cơ sở cho các mô hình dữ liệu chuẩn khác.
Classic OPC được thiết kế như giao diện trình điều khiển thiết bị. Ngày nay, OPC
được sử dụng như giao diện hệ thống; vì vậy độ tin cậy cho việc truyền thông giữa nhiều hệ thống phân tán là rất quan trọng. Bởi vì, truyền thông mạng là truyền thông không tin cậy bởi định nghĩa khảnăng chịu lỗi và ổn định là những yêu cầu quan trọng, bao gồm cả sự dư thừa cho khả năng sẵn sàng cao. Nền tảng độc lập và khả năng mở
rộng là rất cần thiết để có thể tích hợp giao diện OPC một cách trực tiếp vào trong những hệ thống đang chạy trên các nền tảng khác nhau. Để thay thế việc liên lạc riêng, một yêu cầu quan trọng là luôn luôn đáp ứng hiệu suất cao trong các môi trường mạng nội bộ. Nhưng việc truyền thông Internet xuyên qua các tường lửa phải được đáp ứng,
33
trước hết và rất quan trọng là khảnăng tương tác giữa các hệ thống từ các nhà cung cấp khác nhau vẫn là yêu cầu quan trọng nhất.
Mô hình hóa dữ liệu bị hạn chế trong Class OPC và cần được tăng cường bằng cách cung cấp một mô hình, mô hình hướng đối tượng cho tất cả dữ liệu của OPC. Mô hình này phải bao gồm một hệ thống kiểu mở để có thể cung cấp khối dữ liệu lớn và cũng để mô tả những hệ thống phức tạp. Tính sẵn có của các phương thức cung cấp và mô tả bởi Servers và khả năng gọi bởi Clients là một tính năng mạnh mẽ cần thiết làm cho OPC linh hoạt và mở rộng được. Dữ liệu phức tạp là yêu cầu để hỗ trợ việc mô tả
và vận chuyển nhất quán của cấu trúc dữ liệu phức tạp. Đó là một yêu cầu quan trọng
để nâng cao khảnăng mô hình hóa, nhưng quan trọng không kém là hỗ trợ mô hình đơn
giản với những khái niệm giản đơn. Vì lý do này, nó cần phải có một mô hình đơn giản và trừu tượng hóa, nhưng mô hình cơ bản này có thể mở rộng để mô hình hóa được từ
mô hình đơn giản đến phức tạp.
Ngoài các yêu cầu chức năng cho một thế hệ OPC mới, nhóm đầu tiên của hơn 40 đại diện của các thành viên xác định các yêu cầu và các trường hợp dùng cho OPC UA không chỉ gồm các thành viên của OPC. Các tổ chức chuẩn hóa khác như IEC và ISA
thích thú việc dùng OPC như là cơ chế truyền thông tin của họ cũng được mời tham gia vào qua trình thiết kế ban đầu. Trong nhóm này, OPC Foundation định nghĩa cách để
mô tả và truyền dữ liệu, và các tổ chức hợp tác đã định ra dữ liệu gì mà họ muốn mô tả
và truyền theo mô hình thông tin của họ.
Một mục tiêu thiết kế quan trọng khác là cho phép di chuyển OPC UA để duy trì những thành công trong chuẩn OPC Classic và xây dựng trên những nơi mà đã được cài
đặt nền tảng OPC.