제한 없는 통신

기계 제조업체에 대한 지속적인 소프트웨어 개발을 보장하고 글로벌 시장에 전략적 이점을 사용자에게 제공하는 것은 B&R Automation Studio 개발 환경의 목표이다. 프로세스 레벨에서 기업 레벨까지의 통신을 관리할 때 B&R은 OPC Unified Architecture, 즉 OPC UA에 의존한다. 이 프로토콜은 사용되는 플랫폼에 관계없이 데이터와 프로그램에 접근하기 위한 쉬운 기능들을 제공하여 어플리케이션 엔지니어의 삶을 더 쉽게 만들어준다.

OPC UA는 플랫폼에 독립적으로 어떤 하드웨어나 운영 시스템 플랫폼에 있는 다른 어플리케이션 사이에 직접 통신을 할 수 있다.

OPC UA는 기본 서비스와 OPC 정보 모델을 사용하여 데이터에 어떻게 접근하는지를 정의한다.

산업 자동화 작업의 복잡성은 지속적으로 증가하여 분산 제어 개념의 발전을 선도하고 있다.
이러한 접근 방식은 산업용 이더넷을 통해 연결된 지능화된 주변 장치로써 더욱 개별화 되고 유연해진 모듈식 구조의 자동화 기술을 허용하며, 이는 점점 확산되고 있다. 예를 들어, 각각의 CPU를 탑재한 개별 기계 부분이나 구성요소가 함께 그룹화 되어 완성된 기계가 되는 것은 더욱 일반화 되고 있다.

문제를 일으키지 않는 통신
개별 서브시스템과 구성요소 사이의 효과적인 통신은 이러한 유형의 솔루션의 생산성에 매우 중요하다. 산업 전자의 초기에 시스템은 개별적으로 프로그램된 인터페이스나 장치 드라이버를 사용하여 통신했다. 거의 20년 전, 자동화 산업은 어플리케이션 엔지니어 없이 상호  운용성을 제공하는 방법을 찾기 시작했다.
이런 접근 방식 중 하나는 Microsoft에서 1992년 오피스 어플리케이션이 운영 시스템에 직접적으로 있도록 하기 위해 개발한 데이터 교환 프로토콜인 OLE(Object Linking and Embedding)였다.
OLE는 외부 데이터 소스의 값들을 표로 통합하거나 표와 이미지들을 문서에 결합시키는 것과 같은 것들을 할 수 있다. 다른 제조업체의 어플리케이션 간의 데이터를 교환하기 위한 표준 소프트웨어 인터페이스는 이후 이 프로토콜을 기반으로 개발되었고, 1996년 OPC(OLE for Process Control)는 이름으로 소개되었다. 1998년 이후 OPC는 B&R의 실시간 운영 체제인 Automation Runtime에 포함되었다.

Automation Studio 개발 환경은 OPC UA 데이터 접근을 지원하며 B&R 자동화 솔루션이 모든 종류의 HMI  클라이언트, SCADA 패키지, 그리고 스마트 장비에 쉽게 연결할 수 있도록 한다. 이로써 어플리케이션 엔지니어들이 그들의 실제 자동화 작업에 집중할 수 있으며 더욱 신속하고 효율적으로 시장에 더 나은 시스템을 도입할 수 있도록 해준다.

하나의 시스템, 다양한 제조업체
산업 자동화에 사용되는 단말 장치의 제조업체는 컨트롤러, SCADA 시스템, 그리고 HMI 장치 내의 OPC 클라이언트의 데이터를 활용하기 위해 OPC 서버를 설정할 수 있다. 프린터가 전체 Windows 오피스 환경에 통합될 수 있도록 해주는 오피스 프린터와 함께 배송되는 드라이버에 의해 입증되었듯 OPC는 사용이 매우 간단하다.
“이것은 통신 작업을 프로그래밍 하는데 필요한 노력의 양을 상당히 감소시켜 주었습니다”라고 B&R 자동화 소프트웨어의 비즈니스 매니저인 Hans Egermeier씨가 말한다. “그러나 더욱 중요한 것은 그것이 우리가 현재 익숙한 형태를 가진 다른 제조업체의 소프트웨어와 장치로 분산 시스템 개발을 비용 효율적으로 만들어준다는 점입니다.”
OPC 호환 제품의 소프트웨어 개발은 공통 프레임 워크인 COM/DCOM(Distributed Component Object Model)을 위해 Microsoft의 또 다른 기술에 의존하고 있다.
한편 이것은 넓은 분포를 가져 고도의 안정성을 가진 기술 플랫폼의 이점을 제공한다. 그러나 한편으로 개발자들은 타임아웃 파라미터 설정 또는 고 가용성 기능 활성화 기능 없이 시간이 소요되는 구성 작업과 같은 DCOM의 한계에 직면하고 있다.
비평의 중요한 부분은 Windows 운영 시스템에 의존하고 있다는 것과 COM/DCOM의 고유 특성으로 인한 제어의 부족을 포함하고 있다. 또한 OPC 서버는 시스템을 OPC 통신과 함께 효율적으로 사용하기 위해 반드시 별도의 Windows 호환 PC 하드웨어에 구성되어야 한다.

모든 플랫폼
이 모든 단점을 극복하는 것은 OPC UA(Unified Architecture)의 목표이다. 이것의 사양은 OPC Foundation에 의해 2009년에 완성되었다.
이 기술은 기존의 데이터, 이벤트, 객체 또는 명령을 위한 별도의 사양을 하나의 통합 표준으로 결합한다.
OPC UA는 또한 다양한 통신 레이어와 서비스 지향 아키텍처(SOA) 및 이전 COM/DCOM 기술을 대체할 수 있는 별도의 통신 스택을 제공한다. 이것은 다양한 기술에 더 쉽게 포트할 수 있도록 만들 뿐만 아니라, 미 가공 데이터와 사전 처리 된 정보를 필드 장치 레벨에서 생산 계획 및 ERP 시스템으로 안전하고 신뢰할 수 있는, 그리고 플랫폼에 독립적인 교환을 할 수 있도록 한다.
ANSI C, C#, 그리고 JAVA를 사용할 수 있는 OPC UA 통신 스택은 어떤 운영 시스템이나 임베디드 하드웨어에도 포트할 수 있고, 멀티 스레드 혹은 싱글태스크 작업에 사용을 위해 컴파일할 수 있다. 이로써 중개 PC 없이도 제조사, 프로그래밍 언어, 그리고 운영 시스템과 관계없이 어떤 인텔리전트 종단 장치라도 OPC UA 서버로서 작동할 수 있다.
“OPC UA는 임베디드 컨트롤 소프트웨어부터 운영 정보 시스템까지 완벽한 확장성을 제공합니다”라고 Egermeier 씨가 설명한다. OPC UA 통신 표준은 오늘날의 기준에 기초한 별도의 역할 기반 인증 시스템뿐만 아니라, 인증 받은 세이프 연결과 각각의 서비스 작업에 대한 타임아웃에까지 완벽하게 투명한 구성을 지원한다. 또한 청킹(Chunking)을 통하여 큰 데이터 패킷을 관리할 수 있는 더 작은 시스템으로 자를 수 있다.

클라이언트-서버 구조로 OPC UA는 모든 단계의 산업 자동화에 걸쳐 데이터와 프로그램 접근을 위해 단일화된, 제조사에 독립적인 메커니즘을 제공한다.

OPC UA로 투자 보호
OPC UA로 클라이언트에 있는 모든 인증된 어플리케이션들은 사용된 필드버스나 전송 메커니즘에 관계없이 구성된 서버로부터 데이터 타입, CPU 변수(속성 포함), 메소드 또는 태스크의 형태로 실시간으로 필요한 정보를 공급받는다.
표준은 PLCopen과 같은 장치 제조업체 및 표준화 기구에 의해 정의된 종래의 TCP/IP 전송 메커니즘 및 데이터 모델 간에 데이터가 교환되는 방식을 정의하기 위해 기본 서비스 및 정보 모델을 사용한다. 동일한 것이 인터넷과 방화벽을 통해 서로 다른 네트워크와 서로 다른 회사에 적용된다.
“OPC UA의 검색 기능은 서로 다른 제조업체의 장치 사이의 산업용 통신을 쉽게 설정할 수 있게 해줍니다. 이 기능으로 클라이언트는 자동으로 어떤 서버를 사용할 수 있는지, 그리고 각각이 어떤 타입의 데이터를 제공해줄 수 있는지를 자동적으로 확인할 수 있습니다.”라고 Egermeier씨가 말한다.
메타모델을 사용하면 가능한 데이터 타입과 정보의 의미를 평가할 수 있다. 이는 처음부터 미래의 모든 서버 장치를 처리할 수 있도록 설계되어 있어 어플리케이션이나 운영 시스템의 필요성을 제거해주기 때문에 시스템의 미래를 보증하는데 실질적으로 기여한다.

간단한 기본 보기 혹은 각각의 사용자 보기에 관계없이 간단한 구성 단계를 통해 어떤 레벨의 복잡성도 나타낼 수 있다.

필요에 따른 어플리케이션 복잡성 구현
OPC UA 통신 프로토콜이 개방성 및 사용의 용이성으로 인해 단시간 내에 공장 네트워킹의 표준이 될 것은 의심할 여지가 없다.
“표준화되었으며, 간단한 기본 보기로 시작하는 것은 어플리케이션의 구성을 제한된 복잡성으로 단순화합니다"라고 Egermeier 씨가 말한다. “필요한 경우 구성은 어떤 제한 없이도 요구사항 중심의 사용자 보기를 사용해서 각 단계의 복잡성에 쉽게 적용시킬 수 있습니다.”
Automation Studio 개발 환경은 OPC UA 데이터 접근을 지원하며 B&R 자동화 솔루션이 모든 종류의 HMI 클라이언트, SCADA 패키지, 그리고 스마트 장비에 쉽게 연결할 수 있도록 한다. 이로써 어플리케이션 엔지니어들이 그들의 실제 자동화 작업에 집중할 수 있으며, 더욱 신속하고 효율적으로 시장에 더 나은 시스템을 도입할 수 있도록 해준다.