OPC vs XPCA

Небольшая агитационная статья о недостатках OPC и DCOM технологиях и преимуществах XPCA на базе REST технологии.


Технология DCOM и OPC протокол

В истории развития промышленной автоматизации наступил момент, когда перед производителями промышленного ПО встала проблема коммуникации между устройствами, использующими разные протоколы обмена данными. Технология OPC была призвана решить данную проблему и обеспечить единый интерфейс доступа к информации о технологическом процессе. В настоящий момент OPC на базе DCOM технологии стандарт «де-факто» в системах автоматизации и поддерживается практически всеми производителями контроллеров и SCADA пакетов. Но почти двадцатилетний опыт использования OPC в отрасли автоматизации выявил несколько серьёзных недостатков данной технологии, которые стали проблемой при построении систем уровня MES или ERP над локальными АСУТП:

1. Работа в сети. OPC имеет клиент северную архитектуру на базе DCOM технологии компании Microsoft. Поддержка обмена данными по сети в DCOM ограничена и требует дополнительной настройки безопасности узлов. Таким образом внедрение OPC в многоуровневых корпоративных сетях Intranet затруднено, а передача данных через Internet просто невозможна. Данный недостаток критичен при построении систем уровня MES или ERP, что приводит к необходимости внедрения специальных шлюзов, которые транслируют данные между собой в своём формате не ограниченным DCOM и предоставляют данные по OPC. 
2. Привязка к Windows. DCOM технология поддерживает только ОС Windows, что не позволяет разворачивать OPC сервера в контроллерной части и создавать клиентское ПО АСУТП для мобильных устройств (на базе iOS, Android и т. д.). По той же причине нет возможности использовать устойчивые к вирусным атакам системы на базе Unix(Linux) для сбора и хранения данных. 
3. Конфигурация. Основным понятием OPC технологии является тег, чтобы получить данные о каком либо сигнале необходимо «завести» его в конфигурации OPC сервера и в конфигурации каждого клиентского ПО. Таким образом затраты на конфигурацию возрастают пропорционально количеству клиентов и уровней в системе автоматизации. Кроме того, часто эти уровни или клиенты обслуживаются разными организациями, которые просто могут не узнать оперативно о новых данных, что приводит к неактуальности показаний их систем. 
4. Закрытость протокола. Технология OPC позиционируется как «открытая» технология, но это совсем не так. Доступ к спецификации и к инструментам для разработки предоставляется только членам OPC Fundation на платной основе. Такая бизнес модель сплотила между собой крупные компании производители, а все остальные стали потребителями уже готовых продуктов. Даже для тривиальной задачи в области АСУ ТП на базе OPC приходится что-то покупать. 

 Технология REST и XPCA протокол.

 Технология REST развивалась одновременно с протоколом HTTP и самым ярким примером ее использования является Интернет. REST является клент-серверной, как и OPC, но использует в качестве транспортного протокола HTTP, что обеспечивает ей большую независимость от платформ и конфигураций сети. В представлениях REST все является ресурсами и имеет свой идентификатор URI (ссылку). Пример, запроса:

 http://serverlocal/plc_1/pt100.xml

 Результатом такого запроса, будут данные о параметре в формате XML. Так же мы могли бы получить перечень всех технологических параметров из PLC: 

http://serverlocal/plc_1.xml

 Благодаря HTTP протоколу самым простым клиентом для получения данных, может быть веб-браузер, а самый простой REST сервер можно реализовать на 8 битном микроконтроллере. Таким образом, использование REST подхода для передачи данных имеет несколько преимуществ перед OPC технологией:

1. Работа в сети. Использование HTTP протокол, как транспорт, позволяет передавать данные через интернет и многоуровневые корпоративные сети. Так же он не требует дополнительной настройки узлов в отличие от OPC технологии. 
2. Независимость от платформы. HTTP поддерживаться всеми операционными системами, что позволяет создавать клиенты под мобильные устройства. К тому же, ввиду простоты HTTP возможно реализовывать REST сервера на уровне контроллеров и снимать с них данные без промежуточных шлюзов. 
3. Конфигурация. Так как основным понятием REST является ресурс, то возможен групповой доступ к данным (подобно доступу к таблице в SQL), таким образом, новые данные в системе могут обрабатываться автоматически без дополнительной конфигурации. Так же стоит отметить, что HTTP позволяет не только получать данные с ресурсов, но и создавать и настраивать их, что позволяет управлять REST сервером со стороны клиентской части с помощью универсальных методов. 
4. Открытость. REST использует открытые стандарты передачи и представления данных (HTTP, HTML, XML, JSON …), которые поддерживаются всеми языками программирования и платформами, что позволяет создавать приложения автоматизации с минимальными вложениями в инструментальные средства. 

 REST проверенная временем и эффективная технология, прямое тому доказательство Интернет. За свою 20 летнюю историю он практически не изменил принципы взаимодействия между своими узлами, что свидетельствует о мощности и лаконичности протоколов передачи и форматов данных. В настоящий момент информационные технологии становятся все более «облачные» и такой подход вполне применим к системам промышленной автоматизации. Благодаря внедрению принципов REST возможна консолидация локальных систем АСУТП в одно «облако» доступ к которому будет обеспечен с помощью общепринятых и открытых стандартов, что позволит создавать надстройки типа MES, ERP с более гибкой архитектурой и с меньшими финансовыми затратами на внедрение и обслуживание.