8. Kết quả nghiên cứu, đóng góp của luận án
1.6.6. Vai trò của bộ công cụ OPC UA Client-Server SDK trong phát triển
phần mềm giám sát và điều khiển
Quy mô sản xuất của các doanh nghiệp đa phần là vừa và nhỏ, quá trình chuyên môn hóa sản xuất còn đang trong giai đoạn xây dựng và hình thành. Quá trình tựđộng hóa dây chuyền sản xuất còn chậm, nhiều khâu sản xuất vẫn sử dụng sức người là chủ
yếu. Việc đó dẫn tới khó khăn khi áp dụng hệ thống giám sát điều khiển tựđộng hóa,
không phát huy được hết khả năng của công nghệ này. Từ những đánh giá, phân tích
các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước, thì hiện nay chưa có bộ công cụ phát triển phần mềm giám sát điều khiển sử dụng OPC UA phù hợp với bối cảnh ngành công nghiệp ở Việt Nam.
Mặc dù là đặc tả mới nhất của OPC Foundation và ra đời từnăm 2006 nhưng OPC UA chỉ cung cấp 12 đặc tả [1], mỗi đặc tả là một nhóm các yêu cầu về chức năng của
đặc tả đó cần đạt được. Hay nói một cách khác OPC UA mới cung cấp các yêu cầu để
xây dựng một hệ thống giám sát và điều khiển tự động hóa trong công nghiệp. Từ
những đặc tả (các yêu cầu ban đầu), tác giả nghiên cứu, phát triển vào xây dựng một Bộ
công cụ OPC UA Client-Server SDK giám sát điều khiển hệ thống tự động hóa trong công nghiệp. Vì hiện nay, ở Việt Nam trong lĩnh vực xây dựng hệ thống giám sát và
điều khiển tựđộng hóa trong công nghiệp chưa có bất kỳ một công ty hay tập đoàn nào
áp dụng OPC UA vào xây dựng phần mềm giám sát vào điều khiển tự động hóa. Tác giả có khảo sát thì ở Châu Á mới có 2 nước là Nhật Bản, Hàn Quốc phát triển, xây dựng được hệ thống này nhưng vẫn là áp dụng OPC cổ điển, còn lại mới chỉ dừng lại ở
việc mua các sản phẩm trọn gói của các hãng lớn ở nước ngoài về sử dụng trong đó
hãng có uy tín nhất là ABB với gói phần mềm Indutrial IT. Trên thế giới, OPC UA vẫn là một chuẩn mới chưa hoàn thiện, chưa có sản phẩm chính thức, chỉ là các sản phẩm Demo.
Mặt khác, những đặc tả của tổ chức OPC Foundation về chuẩn OPC UA rất mềm dẻo, và không phụ thuộc vào nền tảng nào, nên rất trừu tượng và khó nắm bắt. Còn những bộ công cụ (SDK) đã được viết theo chuẩn OPC UA, thì giá thành cao, không phục vụ cho mục đích nghiên cứu (Prosys, UA SDK), hoặc không đầy đủ chức năng
(bản free của Unified Automation), và đều có điểm chung là đóng kín đối với người phát triển ứng dụng. Vì vậy, nghiên cứu này định hướng xây dựng bộ công cụ OPC UA Client-Server SDK tuân theo những đặc tả của OPC Foundation và viết ứng dụng để
minh họa những chức năng đã được hỗ trợ trong SDK. Từđó, sử dụng bộ công cụ OPC UA Client-Server SDK trong 3 bài toán giám sát và điều khiển: (1) hệ thống quan trắc
môi trường; (2) hệ thống điều hòa nhiệt độ; (3) hệ thống điều khiển quá trình trong công nghiệp để minh chứng cho tính thực tế và hiệu quả của chuẩn OPC UA.
Trong [CT1] công bố ở hội nghị quốc tế Aun-Seed Net năm 2010, tác giảđề xuất, trình bày về hệ thống giám sát và điểu khiển sử dụng OPC UA; [CT2] công bố ở hội nghị quốc tế SoICT 2010, tác giảđề xuất, đi sâu vào phân tích, thiết kế, xây dựng kiến trúc hệ thống OPC UA Client-Server cho một hệ thống giám sát và điều khiển sử dụng
36
SDK trong phát triển phần mềm giám sát và điều khiển công nghiệp. Vì công nghệ
OPC cổ điển được phát triển đựa trên COM /DCOM cho hệ thống client-server, do đó
các hệ thống phát triển trên đó chỉ chạy trên các máy tính và thiết bị sử dụng hệ điều hành của Microsoft. Một OPC Server thường đóng gói nguồn thông tin quá trình như
thiết bịvà đưa thông tin này thông qua giao diện của OPC Server. Một OPC Client khi kết nối với OPC Server có thể truy cập và sử dụng thông tin được cung cấp bởi OPC Server. Tuy nhiên, do dựa trên công nghệ COM/DCOM của Microsoft nên nó có một vài hạn chế như: Chỉ chạy được trên hệđiều hành Windows, vấn đề kết nối lại hệ thống khi mạng bịđứt kết nối… Mặt khác, vì dựa trên các đặc tả cũ của OPC Foundation, nên ba loại dữ liệu là dữ liệu hiện tại, dữ liệu lịch sử (quá khứ), các sự kiện và cảnh báo ở
mỗi OPC Server khác nhau nên tạo khó khăn cho vấn kết kết nối dữ liệu và đưa ra
những quyết định hiệu quả cho các hệ thống giám sát và điều khiển trong công nghiệp. Dựa trên các đặc tả mới chưa hoàn thiện OPC UA, tác giảđã đề xuất và phát triển một framework dựa trên SOA và OPC UA dùng cho phát triển hệ thống phần mềm giám sát
và điều khiển [CT2]. Nó cung cấp các thành phần cơ bản về kiến trúc hệ thống, các thành phần cơ bản dựa trên đặc tả của OPC UA, tích hợp thiết bị vào hệ thống và giải pháp bảo mật cho hệ thống khi truyền dữ liệu từ thiết bịđến các máy trạm ở xa. Kết quả mô phỏng chỉ ra hiệu năng của hệ thống tốt và có thể triển khai áp dụng vào các bài
toán giám sát và điều khiển, các ứng dụng thương mại.