IIoTソリューションにおけるOPC UAの活用
従来のオートメーションシステムとクラウドベースのサービス間のデータ交換では、相互運用性とセキュリティに対する懸念が生じることが少なくありません。OPC UAは、これらの懸念事項に効果的に対処するための安全な機能を提供します。
要約
- OPC（OLE for Process Control）は、長年にわたる産業アプリケーションの標準であり、シンプルで迅速な実装を実現してきましたが、拡張性と柔軟性には一定の制限がありました。
- OPC UA（OPC Unified Architecture）は、この課題を大幅に改善するために開発され、異なるプラットフォームにおける自動化プロセスとITシステム間の安全かつ標準化された通信を可能にします。
- そのアーキテクチャは、拡張性、相互運用性、高度なセキュリティ機能をサポートしており、最新の産業環境に最適です。
- 相互運用性の向上により、IIoTアプリケーションにおいて、OPC UAは多くのメリットをもたらします。
OPC UAとは？
2008年にリリースされたOPC UAプロトコルは、デジタルシステム間の相互運用性を確保するための主要な標準規格の1つとなりました。このソリューションは、IIoTなどのコンセプトに完全に適合します。
主要な利点は、OPC UAがOPC Classicおよびその機能と完全に互換性があることです。ただし、OPC Classicは、Windowsシステムでのみ動作するのに対し、OPC UAは、Apple、Android、Linux、Windowsなど複数のプラットフォームに対応しており、より幅広い互換性が提供されます。
OPC ClassicとOPC UAは、ローカルサーバーおよびネットワークサーバーの検出、階層的なデータ表示、アクセス権限に基づいて管理された読み取り/書き込み操作など、いくつかの中核的な機能を共有しています。さらに、OPC UAは、従来のコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、マイクロコントローラ、クラウドベースのサーバーなど、さまざまなハードウェアと互換性があります。
OPC UAにおけるメッセージのフォーマット
OPC UAにおけるメッセージ交換は、2つのプライマリフォーマット（Binary UAとXML）を使用して、機器レベルと上位システムレベルの両方で行われます。これらのフォーマットにより、メッセージのエンコードとデコードの方法が定義されます。
Binary UAは、小さな処理能力しか必要とせずに高い性能を発揮するため、最も一般的に機器レベルで使用されています。データサイズを十分に考慮して速度を最適化し、効率的なエンコードとデコード実現するように設計されました。
一方、XMLは高レベルの情報交換のために使用されます。OPC UAプロトコルを使用するクライアントは、XMLベースのメッセージを解釈できます。これにより、堅牢なシリアライゼーションおよびデシリアライゼーション機能が提供されるため、複雑なデータ処理においてXMLの能力がさらに強化されます。
セキュリティに関しては、OPC Classicは、MicrosoftのCOMおよびDCOMプロトコルに依存しています。OPC UAは、公開鍵基盤（PKI）と業界標準のx.509証明書を組み込んだ独自の包括的なセキュリティフレームワークを採用しています。また、認証、暗号化、権限付与、その他の高度なセキュリティ対策をサポートし、データインテグリティと機密性を保証します。
通信プロトコル
OPC UAは、クライアントとサーバー間の通信を定義するために、OPC TCPとSOAP/HTTPという2つのトランスポートプロトコルを使用します。OPC TCPは専用プロトコルであるため、送信された情報を解釈できるのはOPC UAクライアントのみとなります。クライアントとサーバー間の通信は双方向であり、安全なバイナリ構造でパッケージ化されます。
メッセージは、HTTPを使用してSOAP経由で送信されます。OPC TCPとは異なり、このアプローチではデータ解釈に関してより広い可能性が提供され、標準的なウェブブラウザからもアクセス可能になります。この方法は、産業環境において広く採用されています。
OPC UAの利点とIIoTにおける活用
OPC UAプロトコルは、セキュリティと拡張性を確保しながら、プラットフォーム間の相互運用性を実現します。IIoTシステムを統合するための重要な標準規格として広く認められるようになっています。
OPC UAを介した通信は透過的であり、異なる製造者間の統合における課題を大幅に低減します。これにより、各製造者は、このプロトコルを使用してすべての関連情報を提供するように要求されることが増えています。
Netilionエコシステム - IIoTアーキテクチャ
OPC UAは、フィールド機器からのデータを上位システムへ統合するための明確かつ効率的な方法を提供します。MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）も機器の直接接続に広く使用されていますが、産業環境における構造化された安全なデータ交換の基盤として、OPC UAは依然として重要な役割を担っています。
OPC UAとJavaScript、JSON、REST APIの連携
IIoTにおける主要な課題の1つは、収集したデータを分析に活用して、実用的な有用情報を導き出すことです。OPC Foundation（OPC協議会）は、OPC UAとAPIの適用例を示しており、同様のアプローチを、NetilionなどのIIoTサービスを使用して実装することが可能です。
Netilion Connectは、OPCサーバー拡張機能を含むAPIベースの接続サービスであり、OPC UAクライアントとの統合を容易にします。OPC UAサーバーを介して、MESやSCADAなどの他のソリューションにデータをシームレスに統合できます。
クライアントアプリケーションの接続層としてOPC UA サーバーを使用すると、いくつかの利点があります。ローカルインストールが不要なため、初期のインフラコストと継続的なメンテナンス作業を削減できます。必要なのはインターネット接続のみで、迅速かつ費用対効果の高い導入が可能です。
通常、データ収集のプログラミングにはJSON、実装にはJavaScriptが使用されます。ITと自動化の融合が進むにつれて、プログラミング言語は産業環境においてますます増加すると考えられます。
