Aktuální vydání

celé číslo

08

2019

MSV 2019 v Brně

celé číslo

OPC je v současnosti základní metoda sdílení dat v průmyslu

číslo 12/2004

OPC je v současnosti základní metoda sdílení dat v průmyslu

V současném výrobním prostředí, vyznačujícím se nezbytností všestranné spolupráce technických a programových prostředků i pracovníků, je klíčovým požadavkem možnost co nejsnazšího sdílení dat všeho druhu mezi nejrůznějšími zařízeními na nejrůznějších místech. S cílem získat podrobnější informace o této významné oblasti průmyslové automatizace uskutečnila uznávaná poradenská firma Automation Research Company, Inc., z USA (ARC) průzkum zaměřený na metody a nástroje používané ke sdílení dat ve výrobních provozech i mezi výrobními provozy a podnikovou úrovní. Nástroje byly rozdělené do čtyř kategorií: na vlastní (vyvinuté uživatelem) a proprietární (poskytnuté dodavatelem) ovladače a sériová rozhraní a na řešení založená na standardní metodě, a to buď DDE, nebo OPC.

Provedení průzkumu si u společnosti ARC zadala organizace OPC Foundation (http://www.opcfoundation.org) ve snaze zjistit, nakolik je metoda pro výměnu dat mezi zařízeními OPC, kterou vyvinula a dále rozvíjí a podporuje [1], v současné době známá a používaná a do budoucna perspektivní pro automatizační praxi. Výsledky průzkumu byly dány k dispozici na tiskové konferenci uspořádané organizací OPC Foundation na letošním hannoverském strojírenském veletrhu [2].

Prostý souhrn odpovědí respondentů na rozeslaný dotazník je uveden ve [3]. Respondenty byli především odborníci ze Severní Ameriky (44,4 %) a Evropy (28,9 %). Dodavatele úplných automatizačních řešení (hardware, software a služby) v průzkumu reprezentovalo 24,4 %, dodavatele samotného softwaru 17,8 % a hardwaru 7,8 %, poradenské instituce a systémové integrátory shodně po 15,6 % a konečné uživatele 14,4 % respondentů. Z odvětví byl nejpočetněji zastoupen elektronický průmysl (12,4 % respondentů) následovaný potravinářstvím a výrobou nápojů (11,2 %), chemií (10,1 %), ropným a plynárenským průmyslem (6,7 %), farmacií a energetikou (po 5,6 %) atd.

Výsledky průzkumu ukázaly, že mezi metodami používanými ke sdílení dat v průmyslu v současné době dominuje v podstatě jako standard metoda OPC. Její dominance do budoucna dále poroste. Podrobněji analyzuje celkovou situaci a názory respondentů uvedené do dotazníku [4]. Odtud zejména čerpá následující rámcová informace.

Obr. 1.

Současná situace

V současné éře omezených provozních rozpočtů i investic se výrobci musí stále snažit co nejlépe využívat dosavadní výrobní prostředky. Aby v daných podmínkách na maximum využili potenciál jakéhokoliv výrobního zařízení, musí uživatelé při výběru automatizačních systémů sledovat odpovídající strategie. Vedle spolehlivosti jako první metriky používané při hodnocení a výběru jakéhokoliv automatizačního systému, která si i nadále udržuje své svrchované postavení rozhodujícího kritéria, nabývají nyní na významu ještě další faktory. Zejména se od automatizačních řešení očekává, že zajistí rychlejší návratnost vložených investičních prostředků a zlepší celkovou výkonnost závodu. Současně se ale na předních místech pomyslného žebříčku objevují celkem netradiční kritéria typu schopnosti zařízení sdílet data po celém závodě či využití všeobecně uznávaných standardů (obr. 1). To dosti přesvědčivě dokazuje, že v současné etapě řízení závodů v reálném čase je třeba v podstatě neomezené sdílení dat a informací důležitou hybnou silou, která následně vyzdvihuje principiální význam uspořádání (architektury) řídicího systému závodu. Dobře navržená architektura řídicího systému je z dnešního pohledu prostředkem k zajištění dosti pohotového přístupu k informacím (v angličtině se vžívá termín information visibility). Pro sledování technologického procesu již nestačí jen propojit zařízení. Koneční uživatelé zde ukazují cestu k zajištění všestranné výměny dat tím, že zavádějí rozhraní nové generace založená na otevřených standardech. Lze dokonce říci, že požadavky na použití standardů prostupují všemi aspekty současných specifikací vytvávytvářených pro výrobní a automatizační zařízení, komunikační sítě a aplikační software.

OPC vede

Výsledky průzkumu přesvědčivě ukázaly, že co do informovanosti, obliby, počtu realizovaných instalací i zájmu do budoucna mezi metodami používanými ke sdílení dat ve výrobních závodech jednoznačně vede metoda OPC (OLE for Process Control). Ta je založena na metodě OLE/COM (Object Linking and Embedding/Component Object Model) společnosti Microsoft, staré asi devět let. Technici na provozní úrovni ve výrobních závodech jsou o OPC dobře informováni a OPC si razí cestu i na podnikovou úroveň. Odborníci v oboru automatizace jsou s metodou OPC obeznámeni lépe než s metodou DDE (Dynamic Data Exchange) – alespoň podle průzkumu, mezi jehož respondenty je asi 84 % znalých OPC oproti asi 72 % znalých DDE. Je tomu tak i přes marketingovou podporu, kterou metodě DDE, na níž je založen přenos dat mezi aplikačními programy používanými ve stolních PC, poskytuje společnost Microsoft.

Důležitým poznatkem plynoucím z průzkumu je také skutečnost, že právě koneční uživatelé automatizačních řešení požadují možnost široce sdílet data ve svých závodech a rozhodujícím způsobem se zasazují a dále budou zasazovat o to, že metoda OPC je v této oblasti všeobecně přijímána v podstatě za standard. Mezi respondenty jich 68,4 % dává přednost dodavatelům podporujícím OPC.

OPC se šíří do nových oblastí

Zjištěná vysoká míra informovanosti o metodě OPC je mj. dokladem toho, že respondenti průzkumu se již asi setkali s její propagací. Uživatelé ale nezůstávají jen u poslechu přednášek o tom, co vše jim může OPC poskytnout, ale také do této techniky ve svých závodech skutečně investují. Metoda OPC je v závodech používána zatím především ve středu řídicí hierarchie. Je to logické, neboť původně vstoupila do průmyslové automatizace na úrovni operátorských rozhraní a dozoru nad technologickými procesy (Supervisory Control and Data Acquisition/Human-Machine Interface – SCADA/HMI).

Obr. 2.

Zde se s ní zatím bylo možné setkat vůbec nejčastěji.

Podle odpovědí respondentů se však situace částečně mění a způsob využití metody OPC začíná výrazně překračovat meze původního záměru. Jak ukazuje obr. 2, je nyní v míře srovnatelné se systémy typu SCADA/HMI preferována také na úrovni řízení výrobních operací (production management, Manufacturing Control Systems – MES), distribuovaných řídicích systémů (Distributed Control System – DCS) a systémů založených na programovatelných automatech (Programmable Logic Controller – PLC). Uvažuje se o ní také v oblasti komunikace s podnikovými informačními systémy (Enterprise Resource Planning – ERP).

Je nepochybné, že tím, jak jsou rozvíjeny její schopnosti podle potřeb úloh, které původní specifikace vůbec neuvažovala, metoda OPC sleduje tradiční obraz charakteristický pro šíření jakékoliv nové metody.

Počet instalací OPC roste

Šíře využití a obliba OPC neustále rostou. Údaje o skutečně realizovaných dodávkách OPC klientů a serverů spolu s předpovědí v období 1998 až 2005 ukazují na jejich meziroční růst o 50 %. Otázka je, nakolik je OPC skutečně dominantní v porovnání s rozličnými metodami, které se v závodech již používají. Aby bylo možné toto posoudit, byli respondenti požádáni, aby pro každou úroveň řídicí hierarchie odhadli procentuální podíl rozhraní, na nichž se v současné době využívá OPC. Zjištěný profil rozdělení instalované základny OPC podle úrovní řídicí hierarchie na obr. 3 odpovídá deklarovaným preferencím podle obr. 2.

Z již zmíněných historických důvodů se OPC nejčastěji využívá na úrovni SCADA/HMI. V závodech, odkud pocházeli respondenti průzkumu, komunikuje nyní prostřednictvím OPC téměř 45 % těchto systémů. V menší míře, i když stále ještě srovnatelné, se OPC využívá v systémech typu DCS/PLC a při řízení výrobních operací (MES apod.). Zde se v současné době podle respondentů používá OPC asi ve 30 % případů. Na zbývajících úrovních řízení činí podíl OPC na komunikaci asi 10 až 17 %, jak ukazuje obr. 3, současně představující také pětiletou prognózu.

Obr. 3.

Podle respondentů je v jejich závodech pro příštích pět let jednoznačně plánován růst podílu OPC na přenosech dat, a to na všech úrovních řídicí hierarchie. Největší poměrné nárůsty jsou očekávány na úrovni komponent typu snímačů a akčních členů (tj. vstupů a výstupů –I/O), subsystémů (samostatných regulátorů, logických řadičů) a v oblasti komunikace s podnikovou úrovní, a to všude na více než dvojnásobek. Ze systémů SCADA/HMI by jich prostřednictvím OPC mělo do pěti let komunikovat 62 % a ze systémů typu DCS/PLC a systémů pro řízení výrobních operací téměř 58 %. Těchto hodnot by mělo být dosaženo zejména zavedením specifikace OPC-XML do praxe. Tato specifikace je webová služba umožňující využívat přednosti metody OPC bez ohledu na operační systém a fyzické umístění počítače, tj. pracovat s výpočetními platformami nejen společnosti Microsoft.

Na údaje uváděné respondenty je ovšem třeba pohlížet z určitou rezervou. Vcelku je totiž zřejmé, že mnoho konečných uživatelů se nyní nachází v určitém přechodovém období. Při omezených provozních i investičních rozpočtech, se kterými se v současné době musí spokojit značná část závodů, mohou totiž plánované modernizace dosud používaných řešení skončit pro nedostatek zdrojů v kategorii pouhých přání – alespoň pro nejbližší budoucnost.

OPC si lze snadno osvojit

Metoda OPC se na trhu prosadila díky přijetí a široké podpoře jak ze strany dodavatelů, tak i konečných uživatelů automatizační techniky a současně vazbě na platformy Microsoft Windows a Intel, které jsou ve výrobním prostředí čím dál častější. Jednou z nejvýznamnějších vymožeností, které metoda OPC přinesla oboru automatizace, je bezesporu skutečnost, že je to řešení poměrně snadno pochopitelné i použitelné – jako takové je alespoň hodnotí 83 % respondentů průzkumu (pro 17 % hodnotících je z tohoto hlediska „obtížné“). Původní výhoda snadného použití ovšem s dalším vývojem produktu obecně většinou zmizí. To lze doložit mnoha příklady. Z tohoto pohledu je důležité, že metoda OPC vznikla za spolupráce mnoha odborníků z průmyslu usilujících o radikální zlepšení přenosu dat mezi řídicími systémy ve výrobním závodě a že jedním z hlavních kritérií uplatněných při vývoji byla právě jednoduchost použití. Toto kritérium je a bude uplatňováno i nadále bez ohledu na skutečnost, že se metoda OPC jako téměř standard v oblasti sdílení dat dále rozšiřuje podle nových požadavků, postupně vznášených jeho dosavadními i novými uživateli. Přestože je standard OPC postupně obohacován o další doplňkové funkce, zlepšující např. poskytovanou úroveň bezpečnosti a determističnost odezvy, mohou si být jeho koneční uživatelé jisti, že hlavní bude i nadále snaha o jeho co nejjednodušší použití.

Závěr

Hlavní poznatky, které přinesl průzkum provedený společnosti ARC v roce 2003 se zaměřením na metody přenosu dat používané ve výrobních závodech po celém světě, jsou ve [3] shrnuty takto:

  • koneční uživatelé chtějí, aby dodavatelé automatizační techniky podporovali ve svých produktech standard OPC (souhlasí 91 % respondentů průzkumu),

  • dodavatelé by měli dále věnovat pozornost použití OPC na úrovních komponent (snímačů, modulů I/O) a subsystémů (regulátory, logické řadiče), kde zájem o tuto metodu poroste v příštích pěti letech nejrychleji,

  • výzva, před kterou nyní stojí OPC, je vymanit se z dosavadní téměř výhradní závislosti na softwarových produktech a metodách společnosti Microsoft, neboť na podnikové úrovni se mnohde používají i jiné operační systémy, jako je např. Linux.

Literatura:

[1] STIANKO, M. – PETERKA, J.: OPC v průmyslové komunikaci. Automa, 2004, roč. 10, č. 6, s. 40–42.

[2] ARC Awareness and Usage Study now available on the web. OPC Foundation Press Release, Hannover Fair, 20. dubna 2004.

[3] RESNICK, C.: OPC End User Survey. ARC Advisory Group, Dedham, 2003.

[4] RESNICK, C.: OPC Provides Enterprise-Wide Connectivity. ARC Insight No. 2003-43M, ARC Advisory Group, Dedham, 2004.

Inzerce zpět