OPC Unified Architecture - OPC Foundation目次 2 OPC：オープン性 - 生産性 - コラボレーション 4の声関係者 6 OPC UAの概要 8 OPC Foundationの組織 10 OPC

1

OPC Unified Architecture相互運用規格

マルチプラットフォームマルチベンダーセキュア高信頼

2 OPC：オープン性 - 生産性 - コラボレーション

OPCは、産業オートメーションのマルチベンダー・マルチプラットフォーム環境においてセキュアで信頼性の高いデータ交換を行うための相互運用規格です。ハードウェアのプラットフォームやソフトウェアのオペレーティングシステムに関係なく、複数の製品間にオープンな接続性を提供します。

OPC規格は、データの送信と交換を円滑に行うために、業界のベンダー、エンドユーザー、ソフトウェア開発者によって開発された一連の仕様です。OPC仕様は、リアルタイムデータへのアクセス、アラームとイベントの監視、ヒストリカルデータや他のアプリケーションへのアクセスなど、様々な分野のアプリケーションを対象に、サーバー間、およびクライアントとサーバー間のインターフェースを定義しています。

1995年以来、OPCは様々な業界で広く適用されてきました。 1996年8月には、Microsoft Windowsに対応するOPC Classicが初めてリリースされました。産業オートメーションシステムにサービス指向アーキテクチャが導入されたのに伴い、OPC Foundationは2009年に最初のOPC UA仕様をリリースしました。この仕様には、 OPC Classicから、Webサービスと統合データモデルの利点を生かすよりセキュアで拡張性の高いソリューションへ移行するための経路が提供されています。

現在では、世界中で2万種類以上のOPC製品が3,500社を超えるベンダーにより提供され、数百万に及ぶOPC準拠アプリケーションがインストールされています。OPCの技術がマルチベンダーのソフトウェアアプリケーション間でデータ交換を行うための、第一の相互運用規格であることは、この事実により裏付けられています。OPC Foundationは、ユーザー、ベンダー、共同事業体が、産業オートメーションのマルチベンダー・マルチプラットフォーム環境下で、セキュアで信頼性の高い相互運用性を確保するデータ転送規格を作成する、世界的組織を管理するというビジョンを掲げています。

このビジョンを支援するため、OPC Foundationは以下を実行します。� 仕様の作成と維持を行う。� 認証試験を通じてOPC仕様への適合性を保証する。� 業界をリードする規格団体と協働する。

このパンフレットをご覧になれば、OPC UA技術およびOPC Foundationが貴社に提供できるものをご理解いただけると思います。詳細情報については、OPC Foundationのウェブサイト www.opcfoundation.org をご覧ください。

OPC Foundation 代表Thomas J. [email protected]

ようこそ、OPC Foundationへ。当団体は、産業オートメーションおよびその他の市場において、マルチベンダー・マルチプラットフォーム環境下で、セキュアで信頼性の高い相互運用性を確保するため、ユーザー、ベンダー、共同事業体が協働して規格を開発する世界的組織です。

OPC Foundation代表Thomas J. Burke

目次

2 OPC：オープン性 - 生産性 - コラボレーション

4 関係者の声

6 OPC UAの概要

8 OPC Foundationの組織

10 OPC UA技術の詳細

16 適合性と認証

18 ケーススタディ

26 OPC UAはIEC62541

27 詳細情報

OPC Foundation

OPCのビジョン

オープン性– 450社以上の会員– プラットフォームの中立性– 全分野のアプリケーション– すべての接続

生産性– 産業規格– メーカーからの独立性– 相互運用性– 信頼性

コラボレーション– PLCopen– BACnet Interest Group– FDI Cooperation– EDDLおよびFDT– MESA、MES-D.A.CH.– OMAC – Mimosa、ISA-95、ISA-88– MTConnect – Smard Grid– ODVA– MDIS

3

OPC Foundationは、オートメーションにおける相互運用性の確保に取り組んでいます。その目的において、通信を標準化するオープン仕様を作成し、維持しています。この通信には、取得したプロセスデータ、アラームとイベントの記録、ヒストリカルデータ、バッチデータが含まれます。情報は、マルチベンダーのエンタープライズシステムから、また生産デバイス間で、垂直方向および水平方向に転送されます。生産デバイスには、センサー、計器、 PLC、RTU、DCS、HMI、ヒストリアン、トレンド表示サブシステム、アラーム表示サブシステムなどを含みます。これらのシステムは、加工業、製造業、および電力、石油、ガス、鉱物の採取や輸送に使用されています。

OPC Foundationのビジョンは、企業がマルチプラットフォーム・マルチベンダーの環境において、セキュアで信頼性の高い相互運用性を実現する製品やサービスを設計できるようにするため、最高の技術、仕様、認証、プロセスを提供することです。OPC Foundationの会員は、産業オートメーションおよびその他の市場において、産業規格を支援する業界のリーダーとなるために必要な技術面とマーケティング面の利点を享受することができます。

4 関係者の声

»ICONICSは、「OPC UA to Core」として設計されたSCADA、HMI、Analyticsの最新製品を揃え、新しい相互運用規格OPC UAのメリットを享受できる良いポジションを確保しています。«

OPC役員Russ L. Agrusa (ICONICS CEO)

»OPC DAは、最も普及したオートメーションシステムの標準インターフェースです。横河はOPC Foundationに設立当初から参加し、OPCインターフェースの開発に大きく貢献いたしました。現在、当社は新しい有望なOPC UAに深く関与し、その普及、開発にこれまで以上に貢献していきます。«

日本OPC協議会代表幹事兼 OPC役員小西信彰 (横河電機)

»エマソンは、OPC Foundationの設立会員として、これまでも、そしてこれからも、産業オートメーションシステムと隣接分野におけるオープンな接続性規格の開発というOPC Foundationのビジョンに深く関与し続けます。«

OPC役員Grant Wilson博士 (エマソン)

»OPC UAは現在市場に出回り、意図どおりに主な問題を解決することを証明しています。ハネウェルはOPC UAに投資し、リーダーとしてOPC UAが市場で受け入れられ、採用されるようにしていきたいと思います。これはOPC Foundationにとってエキサイティングな進化です。数々の既存の問題を効果的に解決し、OPCの適用性を現在認められている範囲をはるかに超えて歴史的に拡大させます。«

OPC役員David Eisner (ハネウェル)

業界リーダーのコミットメント

»シーメンスは、OPC Foundationの設立メンバーとして、異なるシステムメーカー間の技術開発と相互運用性はもちろん、オートメーションを推進することによって、顧客に付加価値を生み出すべく尽力しています。ネットワーク管理ソリューションSinema Server、ヒューマン・マシン・インターフェースSimatic HMI、フレキシブルなモジュラー型モーター管理システムSimocode proなど、当社の革新技術の多くには、OPC規格が適用されています。当社はOPC UAの実装に特に大きな関心を持っています。そのため、この分野には一貫して精力的に関与し、最初に製品認証を受けました。 «

OPC役員Thomas Hahn (Siemens AG)

5

»OPC UAにより、ERPから工場フロアへの通信の可能性が解き放たれます。«

OPC役員Jürgen K. Weinhofer博士 (Rockwell Automation、Control Architecture & Technology担当副社長）

»OPC FoundationがPCプラットフォーム上で産業アプリケーションのデータアクセスと相互運用性に変革をもたらすと、デバイスのインターネット接続(Internet of Things)の可能性により別の変革の波が現れました。クラウドサービスによるデバイス間の接続、無限大のストレージ、セキュリティと通信のオープン規格により、インテリジェントシステムは、製造環境全体の見える化、アプリケーション、ビジネスモデルの新しい波へ広がり始めています。 OPC UA規格はこの変革を可能にする上で中心的な役割を果たします。マイクロソフトはOPC Foundationと協力して、そのニーズを最適に満たすべく取り組んで参ります。«

Microsoft Corporation WW製造リソース部門担当CTORohit Bhargava

»OPC UAは産業界のための未来指向の通信規格です。第4次産業革命の発生により、OPC UAのニーズは高まるでしょう。«

前OPC Foundation副代表（1996～2012年）Reinhold Achatz博士 (ThyssenKrupp AG、Corporate Center Technology, Information & Quality代表 )

»OPC UAは、分散した生産現場のデータ、最も小さな組み込みデバイスに関するデータをも含むSAPビジネスシステム間で、プラットフォーム独立型の簡単でセキュアな接続を可能にします。«SAP AG プロダクトオーナー製造担当Veronika Schmid-Lutz

»ベッコフは1998年にOPC Foundationに参加し、 2008年には早と々OPC UA機能を統合した最小の組み込みコントローラを提供しました。積極的にPLCopenとのコラボレーションを推進し、すでに当社の顧客は、オープンなPCベースの制御原理からMESとクラウドシナリオに簡単かつ安全に接続できるというメリットを享受しています。«

Beckhoff Automation GmbH 社長Hans Beckhoff

6 OPC UAの概要

プラットフォーム独立型データ通信OPC Unified Architectureは、センサーおよび現場レベルから、製造レベルおよび生産計画またはERPシステムへ、生データや前処理情報のセキュアで信頼性の高いベンダー中立的な伝送を行うための、OPC Founda-tionの新世代技術です。OPC UAにより、権限を持つすべてのアプリケーションと担当者は、時間と場所を問わず、希望するすべての情報を入手することができます。OPC UAは、アプリケーションを提供するメーカーから独立しています。アプリケーション開発時のプログラミング言語からも独立しています。さらに、ソフトウェアを使用するオペレーティングシステムからも独立しています。

インターネットとファイアウォールを介した標準化通信OPC UAは、プラットフォーム独立性、拡張可能性、高可用性、インターネット能力といった重要な機能によって、既存のOPC規格を補完します。もはやOPC UAはDCOMをベースにしておらず、サービス指向アーキテクチャ (SOA) に基づいて設計されています。そのためOPC UAはとても簡単に移植することができます。現在、OPC UAはすでにマイクロソフトやUNIXといったあらゆるオペレーションシステムから独立して、エンタープライズレベルと組み込みオートメーションコンポーネントの間をつないでいます。

インターネットおよびファイアウォールを介した標準通信

� OPC UAは、標準IANA指定ポート「4840」によるTPCペースのデータ交換に、独自に最適化したUAバイナリプロトコルを使用しています。さらにWebサービスとHTTPもサポートされています。ファイアウォールのポートは1つ開ければ十分です。統合セキュリティ機構が、セキュアなインターネット通信を保証します。

権限のないアクセスに対する保護OPC UA技術は成熟したセキュリティコンセプトを採用し、権限のないアクセスや処理データの妨害に対する保護、および操作ミスによるエラーに対する保護を確保しています。OPC UAのセキュリティコンセプトは、ユーザー認証、メッセージの署名、送信されるユーザーデータの暗号化のオプションを網羅しています。UAのセキュリティは、SSL、TLS、AESなど、セキュアなインターネット通信のためにも採用されている実証済みの規格に基づいています。

可用性と信頼性OPC UAは、信頼性の高い通信機構、設定可能なタイムアウト、自動エラー検出、リカバリー機構を持つ堅牢なアーキテクチャを定義しています。OPC UAのクライアントとサーバー間の通信接続は監視可能です。OPC UAは、データの損失を防ぎ、稼働時間を最大化する可用性の高いシステムを実装するため、サーバーとクライアントに適用可能な冗長機能を提供しています。

OPC UAの概要―セキュアで信頼性の高いプラットフォーム独立型のデータ通信

セキュリティ

� X509証明書� OpenSSL暗号化� ユーザー/パスワード� 各アトリビュートへの

アクセス権

サーバー

ワークステーション

組み込みデバイス

デバイス　携

帯　デスクト

ップ　サーバー　クラスター　メインフレーム

PLCコントローラ

スマートフォン

ノートPC

デスクトップPC

7

統合による簡易化OPC UAは、統合されたアドレススペース、および処理データ、アラーム、ヒストリカルデータ、プログラム呼び出しを表示できる情報モデルを定義しています。OPC UAは、OPC Classicの機能を統合し、複雑な手順とシステムをひとつのコンポーネントに記述できるようになっています。

使用範囲OPC UA技術は多彩な可用性を備え、まったく新しい垂直統合のコンセプトの実装が可能です。OPC UAコンポーネントをカスケードすることで、情報を生産現場から生産計画やERPシステムへ安全かつ確実に転送することができます。現場デバイスレベルの組み込みUAサーバー、オートメーションレベルのUAコンポーネント、およびエンタープライズレベルでERPシステムに統合されたUAクライアントは、それぞれ直接接続されます。各UAコンポーネントは、地理的に分散配置し、ファイアウォールによって互いから容易に独立させることができます。OPC UAにより、標準化団体はUAサービスを自団体の情報プロトコルの伝送機構として使用することができます。現在、OPC FoundationはPLCopen、BACnet、ISA、 FDIといった様々な標準化グループと協力しています。これらのグループはUAモデリング機能を使ってコンパニオン仕様を作成しています。

投資の保護OPC UAは長期的にはOPC Classicに取って代わる予定です。ただし、中期的には、DCOMベースのOPC製品とUA製品は共存が可能です。OPC Foundationの移行戦略では、OPC Classic製品とOPC UA製品を組み合わせることができます。数百万件インストールされている既存のOPC製品のインストールベースは、新しいOPC UA製品と相互運用性があるため、無理なくOPC UAに移行でき、またOPCとOPC UAのどちらを使用する場合でも、多くのメーカーの製品からどれでも好きなものを使用できるので、ユーザーにも利点があります。

メソッドサービスセット（プログラム）

アトリビュートサービスセット（データアクセス、ヒストリカルデータアクセス）

サブスクリプションサービスセット（アラーム＆コンディション）

OPC UAオブジェクト

バリアブル_ _ _ _ __ _ _ _ __ _ _ _ _

メソッド_____( )_____( )_____( )

イベントNNN

8 OPC Foundationの組織

OPCコミュニティとの交流450社を超える会員企業を持つOPC Foundationは、OPC仕様に基づく相互運用ソリューションの世界一のコミュニティです。企業、エンドユーザー、無投票権会員を含めたOPC Foundationのすべての会員は、 OPC FoundationロゴとOPC Foundation会員ロゴを表示することができます。OPC FoundationはOPC技

術のサプライヤーのために、ニュースレター、Webサイト、研修イベントを含む完全なマーケティングプログラムを提供しています。OPCエンドユーザーのコミュニティの会員には、OPC開発者コミュニティと協働して、クラス最高のソリューションを構築する機会が与えられます。

OPC Foundation―ビジョンを持つ人と通信のエキスパートによるコミュニティ

未来を創造するOPC仕様は、リアルタイムデータへのアクセス、アラームとイベントの監視、ヒストリカルデータや他のアプリケーションへのアクセスなど、様々な分野のアプリケーションのために、クライアントとサーバー間、およびサーバー間（ピアツーピア）のインターフェースを定義しています。

会員のメリットOPC Foundationの会員企業になると、一般より早くすべてのOPC仕様に容易にアクセスすることができます。また、作業部会に参加し、現在進行中の仕様の開発に関与することもできます。

入会方法OPC Foundation会員になるのは簡単です。最新技術情報を常に入手し、OPC技術の価値とメリットに関心を持つコミュニティとつながりを持つには、会員になるのが最善の方法です。以下のサイトから入会申込書がダウンロードできます：www.opcfoundation.org/howtojoin

入会手続きや会員制度に関するご質問は、OPC Foundation [email protected] までお問合せください。

OPC Foundationに加入する理由

� すべてのOPC仕様を参照できる

� OPC Foundationのサンプルコードを無料で使用できる

� OPC Foundation認証ラボで製品認証を受けられる

� OPC開発者とユーザーのコミュニティと交流できる

� 相互運用性 (IOP) ワークショップで自社製品を強化できる

9

OPC Foundationとは…

コミュニティ：� 普遍的な接続性を提供するOPC

仕様に基づいて、相互運用ソリューションを対象とする世界一のコミュニティです。

適合性：� 実世界のアプリケーションでOPC

製品のプラグ・アンド・プレイ技術を保証するOPC認証プログラムの公式提供者です。

コラボレーション：� 他の団体とのコラボレーションを通

じて、OPC準拠製品の採用と使用事例を推進します。

OPC Foundationの会員 OPC Foundationの会員企業は、欧州、南北アメリカ、アジアといった世界の各主要地域に分布しています。

欧州 48%

中国 5%

その他 8%

日本 6%

北米 33%

OPC Foundationの

会員

企業会員企業会員とは、OPC適合製品を販売するOPC技術提供組織です。会費は年商に基づきます。会費には無料の製品認証テスト申請権（件数は会員クラスに基づく）が含まれます。

エンドユーザー会員エンドユーザー会員とは、OPC適合製品という形でOPC技術を消費するコンシューマーです。エンドユーザー会員は、仕様のドラフトにコメントを提供することによって、OPC技術の前進に貢献することができます。

無投票権会員無投票権会員とは、政府機関、研究機関、大学、NPOなど、OPCに関する情報を必要としていますが、オープン市場に向けてOPC製品を構築しない組織です。


2004年、OPC Unified Architectureの技術ワーキンググループが結成されました。その目標は、既存のOPC Classicのすべての仕様を機能的に統合するだけでなく、プラットフォーム独立性とオブジェクト指向に対処する通信技術を設計し、作成することにありました。2006年末、この新技術は一般に公開されました。新しいサービス指向アーキテクチャ (SOA) は、最新のセキュリティ規格とオブジェクト指向のメタモデルを組み込んでいます。組み込みデバイスからエンタープライズシステムへの拡張が可能です。2008年、仕様のリリースと共に、初めてのリファレンス実装がANSI Cおよび .NETで提供され、翌年にはJavaで提供されました。

プロトコルバインディングOPC UA仕様は、サービス指向アーキテクチャ (SOA) に従って抽象サービスを定義しています。OPC UAの

「サービスマッピング」のパートは、これらのサービスをネットワーク転送にマッピングするために、複数のプロトコルバインディングを指定しています。現在、4つのプロトコルバインディングが定義されており、そのうちUAバイナリは必須になっています。� ネイティブUAバイナリ (必須)� HTTPS + UAバイナリ� HTTPS + SOAPおよびXMLエンコーディング� HTTP + SOAP、WS SecureConversationおよび

XMLエンコーディング

OPC UA技術の詳細

OPC Foundationは会員に、ANSI C、C#、Javaの3種類のプログラミング言語で書かれた通信スタック形式でプロトコル実装を提供します。スタックは、相互運用性を保証するため、OPC Foundationによって維持されます。各スタックは言語固有のAPI、サービスエンコーディング層（バイナリまたはXML）、セキュアチャンネル層、トランスポート層を提供します。

統合アーキテクチャの主要コンポーネント：� 様々なプロトコルバインディング� オブジェクト指向モデリング機能� ベースサービスの固定セット� OPC情報モデル� 協力団体により拡張可能� ベンダー固有拡張モデルによって拡張可能

ベースサービス

トランスポートメタモデル

コラボレーションモデル

ベンダー固有拡張モデル

DA AC HA Prg

4840

バイナリハイブリッド Webサービス

443 443 80

UAバイナリ

バイナリ

4840

ハイブリッド

443 443 80

Webサービス

UA XML

SOAPUA TCP

UA Secure Conversation

WS Secure Conversation

HTTPS HTTP

TCP / IP

11

必須のUAバイナリプロトコルは、すべてのUA対応ソフトウェアとデバイスでの使用を意図されています。高度に最適化され、非常に高速であるため、組み込みデバイス、SCADA/HMIレベルのデバイス、DCSシステム間のプロトコルとして選ばれています。TCPポート 4840は、OPC UAバイナリ伝送用に予約されています。ハイブリッドプロトコルは、httpsメッセージフレーム内のUAバイナリでエンコードされたコンテンツを実行します。このバインディングは、メッセージベースのセキュリティの代わりに、TLS暗号化トランスポートセキュリティを使用します。そのため高速かつ効率的で、低価格から中価格帯のデバイスへの実装が可能です。広域ネットワーク (WAN) では、TCPポート443がファイアウォール上で開

データモデルOPC UAは、対応する型システムを含む汎用オブジェクトモデルを定義しています。汎用データモデルに加えて、モデリング規則を定義し、物理システムをその特定のシステムのUA適合表現モデルに変えられる方法を記述します。このデータモデルを用いれば、どんな種類の装置、機能、システム情報でも記述することができます。ベースの型システムは、オブジェクト間の関係、いわゆるリファレンスをサポートし、また多重継承をサポートしているので、最近のいかなるオブジェクト指向プログラミング言語とも比較が可能です。このベースモデルは、オブジェクトとバリアブルのタイプ、およびリファレンスとデータタイプを提供します。その前提に基づくと、原則としてOPC UAは、

放され、ハイブリッドプロトコルが通過することができます。ハイブリッドは、ポート443しか使用できない場合に、Webクライアントアプリケーションで使用されることを想定しています。Webサービスバインディングは、メッセージベースのセキュリティまたはHTTPSによるトランスポート層セキュリティに対応するWS SecureConversationを使って、http上の通常ポート80で動作します。SOAPヘッダを含むXMLエンコードメッセージには、より強力な処理が必要です。意図される使用事例は、すでにWebサービスの処理に使用されており、ポート80だけで通信を許可されている上位システムとエンタープライズアプリケーション間での通信です。これらのシステムは、通常、現場レベルのデバイスへの直接アクセスを必要としません。

メタデータやセマンティックを含むあらゆる種類のデータを記述することができます。 UAデータモデルは、UA情報モデルの基礎であり、データアクセス、アラーム＆コンディション、ヒストリカルアクセスまたはプログラムといった特定の機能を提供するための基本セットモデルを向上させる特殊モデルです。

ベースノード+Nodeld : Nodeld+NodeClass : NodeClass+BrowseName : QualifiedName+DisplayName : LocalizedText+Description : LocalizedText

メソッド+Executable: Boolean+UserExecutable: Boolean

ビュー+ContainsNoLoops: Boolean+EventNotifier: Byte

オブジェクト+EventNotifier: Byte

オブジェクトタイプ+IsAbstract: Boolean

リファレンスタイプ+IsAbstract: Boolean+Symmetric: Boolean+InverseName: LocalizedText

バリアブルタイプ+Value+DataType: Nodeld+ArraySize: Int32+IsAbstract: Boolean

データタイプ+IsAbstract: Boolean

バリアブル+Value+DataType: Nodeld+ValueRank: Int32+ArrayDimensions: Int32+AccessLevel: Byte+UserAccessLevel: Byte+MinimumSampleInterval: Int32+Historizing: Boolean

12

サービスセット説明

ディスカバリ接続を試みる際に必要なエンドポイントとセキュリティ情報を取得します

セキュアチャネルセキュアなエンドツーエンド通信経路を確立します

セッションセッションの作成と管理を行い、ユーザー認証情報を確認します

ノード管理サーバーのアドレススペースを変更します

ビュー、クエリサーバーのアドレススペースのフィルタリングされた情報とビューをブラウズ・リクエストします

アトリビュートデータとイベントの履歴を含むバリアブルの値およびその他のノードのアトリビュートを読み書きします

メソッドサーバーが提供するメソッドを呼び出します

サブスクリプション、モニタードアイテムデータ変更とイベント通知用オブジェクトのバリアブルの値を監視します

サービスOPC UAは、トランスポートバインディングから独立して、すべてのUAサーバーがサポートしなければならない固定セットのサービスを定義しています。従来のWebサービスプロトコルとは対照的に、この抽象サービスの定義は、通信パートナーが信頼できる定義済みの相互運用可能な機能を保証します。これらのサービスはパラメータの引数定義と振る舞いに関して固定されています。これらはそのタスクによって、サービスセットと呼ばれる機能ブロックにグループ化されます。サーバーが機能を伝播しなければならない場合でも、基本セットのサービスは、コネクション確立といった最低限の基本機能を保証するためにすべてのサーバーに必須となります。

プロファイルOPC UAサーバーの機能は、プロファイルに関して正確に記述することができます。プロファイルとは、コンフォーマンスユニットの集合で、特定の機能に必要な最小限のサービスセットを定義します。UAクライアントは、通信パートナーとして、サポートされているプロファイルと期待される挙動を信頼することができます。適合性認証プログラムは、UAサーバーとクライアントがサポートされているプロファイルの範囲内で挙動することを保証します。また、コンフォーマンスユニットも機能性の試験と認証が可能です。プロファイルのコンセプトは、OPC UA技術の拡張性への鍵です。例えば、「組み込みUAサーバーのプロファイル」に準拠するサーバーは、「標準UAサーバーのプロファイル」に比べて、サポートする必要のある接続クライアントと並行サブスクリプションノードの数は少なくて済むため、メモリーとリソースの消費が予想可能となり、組み込みデバイスによる処理が可能になります。強力なPCプラットフォームで動作するUAサーバーは、より多くの並列接続をサポートすることを期待されています。ただし、重要なことに、これらは両方とも同じ機能のためにまったく同じサービスを使用します（例えばデータポイントの読み取りや書き込み）。サービスが「標準UAサーバー」の全プロファイルをサポートしている場合、これは容易に強化することができます。イベントサブスクリプションとメソッドファセットをフル機能プロファイルに追加することで、「アラーム＆コンディションのUAサーバー」にすることができます。プロファイル、およびそれに含まれるコンフォーマンスユニットの詳細なリストは、以下のOPC Foundationのサイトをご覧ください：www.opcfoundation.org/profilereporting

OPC UA技術の詳細

アラーム＆コンディション

イベントサブスクリプションサーバーファセット

メソッドサーバーファセット

複雑

デー

タ

冗長

デバ

イス

統合

PLC

open

標準UAサーバー

組み込みUAサーバー

マイクロUAサーバー

50のセッション

5つのサブスクリプション2のセッション

型システムアドレススペース2つの

サブスクリプション1つの

サブスクリプション

データアクセスコアセキュリティバイナリプロトコル

ヒスト

リカ

ルア

クセ

ス

13

オブジェクトインスタンスAnalogMeasurement

オブジェクトタイプAnalogMeasurement

Pressure

AnalogMeasurement

オブジェクト

ObjectTypes

Temperature_1

Temperature_2

BaseObjectType

SystemAlarm

SystemAlarm

LevelAlarm

LevelAlarm

Measurement

Measurement

HH_Level

HH_Level

H_Level

H_Level

L_Level

L_Level

LL_Level

LL_Level

InstrumentRange

InstrumentRange

EURange

EURange

EngineeringUnits

EngineeringUnits

情報モデル機能的に見ると、UA情報モデルはOPC Classic仕様のデータアクセス (DA)、アラーム＆イベント (A&E)、ヒストリカルデータアクセス(HDA)、および２つの前述の仕様であるコマンドと複雑データを統合します。新しいUAノードは、単純なバリアブルを始めとし、装置のサブコンポーネントや完全な装置全体をカプセル化し完全に表すノードオブジェクトまで、あらゆるものを表します。オブジェクトはデータバリアブルを含むことができ、イベントを起動したり、呼び出し可能なメソッドを提供することが可能で、値やイベントの履歴情報を持つことができます。サーバーはアドレススペースでインスタンス（特定タイプのアクセス可能なノード）をエクスポーズします。ノードは完全なメッシュネットワークにおいてリファレンスによって連結されているため、アドレススペースを階層的に、または非階層的に整理することができます。UAは、以前のOPC機能から知られているすべてのユースケースをカバーした、いわゆる「既知のタイプ」を定義していますが、UAタイプシステムは拡張可能です。カスタムタイプを継承し強化することができるだけでなく、複合タイプも必要に応じて構成することも可能です。クライアントは、特定のリファレンスに従ってサーバーのインスタンスやタイプシステムを通じて一般的にディスカバリとブラウズを行うことができます。こうしてクライアントは、その特定の

サーバーによって提供されたデータを解釈するために必要なすべての情報を収集するでしょう。このコンセプトの素晴らしさは、データがデータ自身をすべてのメタデータとセマンティック情報を含めて説明する点です。OPC UAは、データモデルを説明する際に、タイプとインスタンスを区別します。この理由から、OPC Foundationは、UMLに従ってグラフィカルシンタックスを定義しています。ただし、これはOPC UAの特殊なニーズのために強化されています。例えば、UAのDA情報モデルは基本バリアブルタイプをAnalogItemTypeで強化し、これによりアナログ測定値を説明するレンジや単位といった標準プロパティを定義しています。BaseObjectタイプから派生したアナログ測定オブジェクトタイプを構成するとき、測定値自体にはAnalogItemタイプを使用しますが、それらのコンディションを含むシステムとレベルのアラームオブジェクトを含めることができます。測定機器やPLCのUAサーバーは圧力、温度、またはその他のアナログ値を測定するために複数のアナログ測定オブジェクトタイプのインスタンスを持つでしょうが、すべてのインスタンスはインスタンスノードとタイプノードの下に同じノードツリーを持ちます。


セキュリティOPC UAは、現代のネットワーク結合する産業デバイスが現在面しているすべてのセキュリティの脅威に対応しています。セキュリティはオプションではなく、OPC UAのコアに組み込まれています。 OPC UAのコアセキュリティ機能：� 認証� 認可� 信頼性� 完全性� 可監査性� 可用性

OPC UA SecureConversationは、共有されたセキュリティコンテキスト、いわゆるセキュアチャネルに基づいてメッセージ層の暗号化を使用します。アプリケーション同士の認証には、広く認められたX.509証明書を使用する非対称暗号化方式が使用されています。管理が容易で、大規模ネットワークでの信頼チェーンをサポートしている認証局(CA)を完全にサポートしています。さらにOPC UAは、ユーザー/パスワードまたは個人証明書を用いたユーザー識別に関して、アプリケーション層のセキュリティに対する認可機構を定義しています。OPC UAサーバー内の個別のデータポイントは、Linuxファイルシステム(rwx)と同等のアクセス権を持ちます。アトリビュートを持つ１つのノードの単位で、

機能 UAネイティブバイナリ UA XML Webサービス

信頼性オプション：すべてのメッセージの暗号化、またはチャネル管理のみ暗号化暗号化方式：AES (対称型)、RSA (非対称型)

WS SecureConversation: XML署名 (WS Security)

完全性メッセージの改ざん防止：HMACまたはRSA暗号化、SHA1ハッシュ、定期的な鍵変更メッセージシーケンスの改ざん防止： Nonce、タイムスタンプ

WS SecureConversation: XML署名 (WS Security)

アプリケーション認証セキュアチャネルの確立時にX.509証明書が交換される

セキュリティコンテキストの確立と共有、セッション鍵導出 (WS SecureConversation)以下のいずれかを使った認証情報の確認、セキュリティトークンのリクエストと発行 (WS Trust)：ユーザー/パスワード、ケルベロス、X.509

ユーザー認証オプションのユーザーセキュリティトークンのタイプ：ユーザー/パスワード、X.509、ケルベロスなどの発行済みトークン、匿名サーバーアプリケーションはユーザーのトークンの正当性を確認できる

ユーザー認可製品開発者がユーザー許可方式を指定し、サーバーアプリケーションに方式を実装する

監査すべてのセキュリティイベントは記録、中間ノードを介して追跡可能、必要最小限なパラメータの記録（相互運用性のため）

可用性主に保護対象のインフラとサイトに依存、認証前の最小限の処理

トランスポート接続の他に、UAクライアントとサーバーは通信層の仮想エンドツーエンド接続であるセキュアチャネルを構築し、その上にアプリケーションレベルの仮想通信関係であるセッションを確立します。通信パートナー間のメッセージの完全性と信頼性は、メッセージの署名と暗号化によって保証されます。鍵は一定時間の経過後、通信中に更新・変更されます。これは通信スタックに不可欠な部分です。UAスタックインターフェースは、セキュリティ機能を提供するために、公開鍵基盤 (PKI) と暗号ライブラリを両方とも提供します。 Webサービスバインディングに使用されるWS SecureCon-versationと同様に、UAバイナリプロトコルにおける

特定のグループや個別のユーザーに読み取りアクセスを与えることができます。オペレーターまたは管理者のみがこのノードに値を書き込むことができ、ゲストはこのタグを閲覧することすらできません。OPC UAは、誰がどの値をいつ変更したかを追跡記録し、これらの監査イベントをサーバーに記録する監査機構を定義しています。そのためOPC UAは、FDAの規則を順守する食品・医薬品の分野で使用することができます。

15

プラットフォーム独立型入手可能な通信スタックは、現在知られているほぼすべてのプラットフォームをカバーしています。Javaの実装は、Java実行環境JRE1.6.を必要とし、AndroidベースのデバイスやWindows、Unixベースのエンタープライズサーバーなどで実行可能です。.NETの実装はMicro-soft .NET Framework 3.5を必要とします。これはXPからWindows 7/Windows 8 Desktop（64bit版を含む）までのWindowsで入手可能です。 ANSI Cの実装は最高の柔軟性を持ちます。完全にプラットフォームから独立しており、すべてのオペレーションシステム固有のコードはプラットフォーム層にカプセル化されます。Windows、Linuxだけでなく、WindowsCE、VxWorks、QNX、RTOS、その他多くのリアルタイムOSにも使用可能なプラットフォーム層があります。ANSI Cスタックは、Intel、ARM、およびPowerPCアーキテクチャなどその他多くに適合させることができます。特定の使用事例に合わせて最適化することができ、シングルスレッドまたはマルチスレッドモードで実行することができます。現在、このスタックは3つのスタックの中で最速かつ最小です。さらに、オペレーティングシステムすら必要としない実装もあります。これらのベアメタルCスタックは、独自のTCP実装でマイクロコントローラに使用することができます。

速度とスループット現在OPC UAのTCPベースバインディングは決定論的なハードリアルタイム通信には適していませんが、標準TCPを使用しているため、レスポンスタイムおよび一般的な速度とスループットは優れています。将来のプロトコルバインディングは決定論的通信をサポートする可能性があり、OPC UAの抽象サービス定義はメッセージ発行の優先処理をサポートしています。

OPC UAにおけるすべてのサービスの呼び出しは、大量のデータにアクセスし、同時に使用される帯域幅を縮小するように設計されています。高速アクセスのため、OPC UAはすべてのサービスをマルチノード機能として定義しています。例えば、1件の読み取りリクエストで一度に数千のノードを読み取ることができます。リクエストの度に数千のノード名が送信されるのを防ぐために、OPC UAはノード登録サービスを定義しています。サーバーに一度登録されると、それ以降の読み取りサービスはデータの高速アクセスと高速通信用の処理を使用します。サブスクリプションサービスは、タグの変更を監視し、変更された値のみを通知することで、情報を損なうことなく帯域幅を最小限に抑えます。各サブスクリプションノードに対しては、個別のサンプリングレートとキューイングにより、データソースにおける超高速データスキャンを可能にします。サーバーは、待ち行列データが有線で非常に効果的にクライアントに発行されるように、同時に送信することができます。

堅牢な通信大半の製品はクライアントとサーバーの両方になることが予想されますが、OPC UA通信は、クライアント/サーバーパラダイムに準拠しています。クライアントは非同期サービスのリクエストを送信し、サーバーからレスポンスを受信します。どのサービスの呼び出しにも、設定可能なタイムアウトが含まれており、クライアントはそれまでレスポンスの到着を待ちます。これによりレスポンス性に優れたシステムが保証されます。シーケンス番号は、対応するリクエスト/レスポンスメッセージのペアを識別するために使用されます。イベントや値の変更の通知をサブスクライブする場合、クライアントは各発行済みのデータレスポンスに対し、次の発行リクエストによってACKします。接続中断や送信失敗が発生した場合、サーバーはACKを受け取らなかったメッセージを維持し、接続が回復したときに再送します。その間に収集されたデータは、サーバーによってバッファリングまたはキューイングされ、短いネットワーク中断の間にデータが失われないようにします。OPC UAは、信頼性の低い伝送媒体上でも、データを失うことなく堅牢なデータ送信を保証します。

16 適合性と認証

OPC Foundationは、OPC UAのために特別に認証プログラムを強化しました。高品質の製品と信頼性の高い通信を求めるエンドユーザーの要求を受け、OPC Foundation内で専門のワーキンググループが結成されました。この作業部会により、テストツールの開発を含むテスト手順とテストケースが定義されました。目標は、テストと開発に役立つツールを提供し、自動化テストをできるだけ高度にカバーすることです。仕様への適合性をテストするだけでなく、典型的なエラーのシナリオや環境条件も評価されます。使いやすさも認証プログラムの重点項目となっています。認証済み製品は、OPC Founda-tion WebサイトのOPC対応製品インタラクティブカタログでOPC適合製品として掲載されます。

認証 OPC Foundationの企業会員は、OPC Foundation認証テストラボでOPCサーバーとクライアント製品をテストすることができます。独立したテストラボによる客観的な認証テストにより、製品の以下の項目への適合性を保証します：� OPC仕様への適合性� 他のベンダーの製品との相互運用性� 堅牢性と障害からの復旧性� CPU、RAM、帯域幅などの効率性� 良好なユーザーエクスペリエンスを保証するユーザビリ

ティ

認証プログラム―相互運用を成功させる鍵

相互運用性テストテストラボの認証に加え、OPC Foundationは相互運用性テスト (IOP) のワークショップを世界中で主催しています。毎年、北米、欧州、アジアで3つのIOPが開催されています。会員は参加して、他の会員のソフトウェアやデバイスに対して自社の新製品をテストすることができます。5日間の会期中に、通常40～60種類の製品がテストされます。多数のクライアントとサーバーで構成されるすばらしいテスト環境が用意されます。このような環境は単独では決して用意できないでしょう。IOPにより、製品の貴重な承認が得られます。参加する各クライアントは、各サーバーと接続・対話し、テストマトリクスに定義されたすべての動作を実行しなければなりません。テストの結果はデータベースにて発表されます。欧州IOPワークショップは、長年シーメンス（ドイツ、ニュルンベルク）によって開催されてきました。2010年以降は、OPC Classic製品よりもUA製品の登録が多くなり、OPC UA技術と高品質な製品の相互運用性への精力的な取り組みが現れています。イベント開催中には、他の開発者、試験者、OPC UA技術の熱心な支持者から成るコアチームに会い、人脈を作ることができます。

17

認証の重要性

»認証プログラムは、OPC Foundation会員の主要な特典です。ラボでのCTTおよび相互運用性テストによる広範な機能テストは、最高品質の製品提供を支援してくれました。«

Embedded Labs社 Liam Power

»当社は製品が最高品質であることを独立的に確認することができました。これはセールスポイントとしても有効です。また、OPC UAを用いたさらなるチャンスについて、OPCシニアエキスパートと有益な話し合いができ感謝しています。«

シーメンス社 Rene Bernhard

»OPC Foundationによりラボ認証されたことで、顧客および潜在的な顧客に当社のソフトウェア製品が最高レベルの相互運用性と信頼性を備えているという確信を与えることができます。«

Mobiform Software, Inc. Ron DeSerranno

»製品のOPCインターフェースにどれくらいの歴史があるかに関係なく、独立した機関の保証ほど良いものはありません。とりわけそれがこれらの規格定義の責任を負うOPC Foundationなら、尚のことです。«

Kepware Technologies社 Tony Paine

»世界的な顧客ベースを持つ当社は、最高品質規格に適合するMatrikonOPC製品とソリューションを維持しています。このような品質への取り組みに基づいて、当社はOPC認証ラボと協力して南北アメリカ初のOPCベンダーとなり、独立した第三者によるOPC UA認証を達成でき満足しています。ラボのスタッフは経験豊かなプロで、プロセスを容易にしてくれました。«

MatrikonOPC社 Rod Stein

テストツールOPC UAサーバーまたはクライアント製品の機能を検証するために、様々なテストツールが用意されています。OPC会員は、すべてのツールとテストコードにアクセスすることができます。また会員は、OPC適合テストツール (CTT) にアクセスして、OPC製品が適切な仕様に適合していることを確認することができます。スクリプトベースのツールは、自主作成した製品固有のテストケースによって強化することができます。またCTTは、自社のオートメーションシステムと回帰テストに統合可能です。

18 ケーススタディ

Arburg社のケース―OPC UAにより装置メーカーの納品信頼性を実現

装置製造

主要データを継続的に利用可能にすることで、より高い納品信頼性を実現Arburgの成形装置の顧客は、製品、ツール、材料マスターデータを一元管理し、注文の進捗度、装置の状態、処理パラメータ、およびアラームに関するデータをオンラインで取り込むことができます。また、いつでも同じ進捗度、生産シフト、生産品質の注文に関する主要データを確認することができます。これはすべて、ホストコンピューターシステムと装置をつなぐOPC UA接続を介して、バックグラウンドで静かに行われています。これにより、ユーザーは信頼性の高いデータを受信し、既存の能力を最大限に活用し、高い納品信頼性を達成することができます。

»当社は世界的に受け入れられたデータ交換規格を探していました。そして見つけたのがOPC Unified Architectureです。«ARBURG GmbH + Co KG TA制御技術グループリーダー Michael Vieth

OPC UAによるプラットフォーム独立性組み込みOPC UAサーバーがコントロールシステムのCPU上のVxWorksで動作する間、OPC UAクライアントはJava環境で動作し、OPC UA規格のプラットフォーム独立性を表しています。顧客が自社のホストコンピューターシステムを、OPC UAを介してArburgの射出成形装置に接続できるように、Arburgのホストコンピューターシステムも、OPC UAを介して第三者の射出成形装置にアクセスすることができます。

19

AREVAのケース―風力発電所の監視にOPC UAを使用

再生可能エネルギー

OPC UAは、ドイツから45km離れた北海の海上風力発電テスト現場「Alpha Ventus」で選ばれた技術です。全自動風力タービンはWindows Embedded CEとIEC6-1131-3ロジックによって制御され、OPC UAサーバーによりオペレーターに接続されているため、現場から離れた陸上の制御質から.NETプラットフォームで発電所や設備の状態を常に監視することができます。他のオープン規格と比較し、OPC UAの固有のセキュリティと認証機構がこの決定の決め手となりました。様々なサブネットとドメインを含み、ルーターを介して接続され、ファイアウォールによって保護された複雑なネットワークインフラでは、設定と管理が困難で時間がかかります。以前はVPNトンネルがセキュア通信とリモートデスク

»OPC UAクライアントの機能を当社のSCADAソフトウェアに統合することは、OPC UA技術への重要な一歩となりました。«Multibrid 開発部長 Bernd Zickert

トップ接続に使用されていましたが、OPC UAには暗号化通信が含まれ、ユーザー認証、個別のデータポイントへの監査機能が追加されています。OPC UA規格に対応する、産業オートメーションとエンタープライズシステム間の高速でセキュアな通信は、ビジネス上と技術上の重要なメリットをもたらし、OPC UAを介して信頼性の高い装置を組み合わせることで管理を縮小しました。

20

KU Leuvenのケース―OPC UAを地上天文台の制御に採用

科学

天文台では、広範な技術領域に渡るリアルタイムシステムが複雑に分散配置されています。プログラマブルロジックコントローラ（PLC）や監視ソフトウェアなどの産業オートメーションの統合は、長年それに適した産業通信技術がないことが妨げとなってきました。OPC UAによって、現在これらの制限は取り除かれ、さらに多岐にわたる強力な新機能が利用できるようになりました。OPC UAが標準通信パラダイムと情報モデルに幅広く対応したことで、ルーヴェン・カトリック大学（ベルギー）のエンジニアたちは、スペイン領カナリア諸島の島、ラ・パルマの国際天文台にあるメルカトル望遠鏡に研究結果を適用する際に、従来の習慣的な通信ソリューションから産業規格へシフトする機会を与えられました。ルーヴェン大学の研究者たちは、OPC UAが地上天文台制御システムの「バックボーン」技術に適していると考えました。「汎用」ミドルウェアという観点では、当然OPC UA

は、異機種環境の分散制御システムのコンポーネント間の対話を促すように調整されています。エンジニアたちは、新しい科学計器、およびメルカトル望遠鏡の第3鏡の新しい支持体の制御をOPC UAサーバー搭載の工業用PLCに実装しました。これらのPLCは、OPC UAを介して天文台のScientific Linuxインフラに統合されました。

ケーススタディ

21

Elster GmbHの例―生産現場をSAP ME最上階に接続

組立製造業

Elster社はSAP MEをトレーサビリティとプロセス管理に標準使用

「総合的で高速な生産データへのアクセスを求める顧客が増えています。」加熱エネルギー部門のOEM顧客を担当する主要顧客マネージャー、Schlichtegroll博士は、「近い将来、新規注文の獲得は、高性能MESが鍵を握る」という明らかなトレンドを見出しています。MESのロールアウトにより、安全で高性能な生産とのインターフェーシング（生産現場管理）、より上位のMESおよびERP層など、製造業ITに特殊な需要が生まれました。高水準言語に基づく直接通信のために、Elsterは総合的なSAP ME Webサービスインターフェースを使用しています。ほとんどの場合、PLCと装置にはWebサービスを呼び出すオプションがありません。これはつまり、理想的には、PLCソースコードへの追加努力をせずにMESシステムへの通信を処理する技術が必要とされていることを意味します。OPC UAはこの目的のために理想的な必要条件を提供しています。Elsterは高性能のWindows Embedded CEコントローラを統合OPC UAサーバーと共に直接PLCで使用することで、システム環境を簡略化し、PLCとOPC UAサーバーを常に自動的に同期させています。この結果、高速接続がもたらされただけでなく、特別なプログラミングの知識がなくても試運転とサービスを容易に処理できるようになりました。OPC UAの使用により、アセンブルとテストステップの管理にSAP MEルーティング情報を使って無駄のないPLCコーディングを行う新しい可能性が開けました。

我々はOPC UAを、MESを介して最も小さな組み込みシステムまで網羅するERP通信の重要な規格と見なしています。「Industry 4.0」や「Internet of Things」といったトレンドは、工場の境界線をはるかに越えた総合的なネットワーキングへの道を示しています。オペレーティングシステムから独立した安全な通信は、スマートファクトリーの目標を達成するための必要条件です。

»OPC UAは信頼性が高く、高性能で使いやすいインターフェースで、当社のPLCソフトウェアのエンジニアは追加努力をしなくてもMESを接続することができます。«Elster GmbH ラボラトリー管理部長兼MESプロジェクトリーダー Roland Essmann

22

他の標準化団体との協力は、OPC UAにとって当初から重要な役割を果たしていました。OPC UAは、情報モデルによるシンプルな拡張性によって、他の標準化団体から大きな関心を集めています。他の団体は、どの情報交換するかを定義するだけでよくなり、情報を交換する方法を定義する必要がなくなりました。OPC UA仕様の開始以前は、情報交換の定義は最も重要な要求条件のひとつでしたが、普遍的プラットフォームとしてのOPC UAとIEC規格が他の規格の基盤となれます。

OPC Unified Architectureのコンパニオン仕様OPC UAは、データアクセスやアラーム＆コンディションといった基本機能とそれらに基づく情報モデルの仕様で構成されています。より詳細な情報モデルを定義した仕様書は、コンパニオン仕様と呼ばれています。

コンパニオン仕様の作成方法OPC UAコンパニオン仕様は様々な方法で開発されています。１つは、OPC Foundation内でOPC会員のワーキンググループが産業の特殊部門やアプリケーション分野の情報モデルを定義する方法です。例えば、分析計器 (ADI) 用のOPC UA仕様は、顧客の要件に基づいて、この方法で作成されました。もう１つは、OPC Foundationの外部で規格のOPC UA情報モデルを定義することを目標に、1社以上の他の団体と共通のワーキンググループを設ける方法です。IEC 61131-3のOPC UA情報モデルは、この方法でPLCopenと協力して作成されました。

コラボレーション

他の団体とのコラボレーション

コラボレーション

– PLCopen– BACnet Interest Group– FDI Cooperatiosn– EDDLおよびFDT– MESA、MES-D.A.CH.– OMAC – Mimosa、ISA-95、ISA-88 – MTConnect – Smard Grid– ODVA– MDIS

23

� 標準フォーマットの情報モデル – 様々なベンダーのPLCに統一的なセマンティック

アクセスを提供� PLCopen-OPC UA 機能ブロックの機能： – コントローラがUAクライアントとして動作 – コントローラがUAサーバー上のメソッドを起動� 垂直：生産現場からエンタープライズへ情報を移動� 水平：コントローラ同士の接続性� 「PLCopenの追加設定なし」でセキュアなリモート通信� HMI / MES / ERPの迅速な設計

次のレベルの相互運用性IEC 61131-3規格は、制御システムのプログラミングに使用する様々なプログラミング言語とソフトウェアモデルを定義しています。このソフトウェアモデルのOPC UAサーバーのアドレススペース上の実装は、PLCopenとOPC Foundationの仕様を組み合わせて定義されています。そのため、対応するOPC UAオブジェクトタイプはPLCの機能ブロックの宣言により作成され、対応するOPC UAオブジェクトは機能ブロックのインスタンスから作成されます。その利点は、使用されているコントローラとOPC UAサーバーに関係なく、制御プログラムが常に同じオブジェクト構造でアドレススペースに実装されることです。

»通信とは単なるデータのやりとりではありません。通信とは情報であり、情報に簡単に安全にアクセスすることです。PLCopenとOPC Foundationの協力はこれがすべてです。OPC UA技術は、ネットワークから独立した透過的な通信の可能性を創造します。これは新しい通信時代における産業制御の基盤となります。«

PLCopen 代表 Eelco van der Wal

www.plcopen.org

24 コラボレーション

デバイス構成FDIサーバーによってサポートされているOPC UAサービスは、デバイスや保存されたオフラインデータへの安全でセキュアなアクセスを可能にします。一般的なOPC UAクライアントは、メンテナンスツール、またはMESやERPシステムになることができます。

FDIはOPC UAの拡張性を採用FDI規格により、ホストは異なるソフトウェアアーキテクチャの実装が可能になります。シングルユーザー用のツールから分散されたマルチユーザーアプリケーションに至るまで、通常、3つの主要なコンポーネント（FDIクライアント、FDIサーバー、1台以上のFDI通信サーバー）で構成されるクライアント/サーバーアーキテクチャでホストの実装が可能です。

www.fdi-cooperation.com

Universal Machine Connectivity Formes (UMCM)：装置とMESを接続するための新規格� PLCopen ICE 61131-3規格に準拠し、MESシステ

ムが必要とする1組の複合データプロファイルを定義。� OPC UAは、コントローラからMESへセマンティック的

に同一の方法で高速でセキュアな伝送を提供。

»オートメーション技術と情報技術の融合には、主に2つの要素が必要です。まず、規則に基づいた決定を作成できるインテリジェントネットワークに基づくシステム、すなわちManufacturing Execution System (MES)です。そしておそらくそれ以上に重要な二つ目の要素は、高速でプラットフォームから独立し、拡張可能で、セキュアで、水平的にも垂直的にもデバイスレベルからERPレベルへ統合可能な通信層、すなわちOPC UAです。このようにして当社は、データストレージの場所に関係なく、Industry 4.0、別名サイバーフィジカルシステム (CPS)を実現しています。«

Continental Teves 中央管理・情報システム担当シニアマネージャー兼 MES DACH役員 Angelo Bindi

www.mes-dach.de

25

OPC UAモデル

BACnetオブジェクト

BACnetのOPC UA情報モデル� OPC FoundationとBACnet Interest Group

Europeの協力� OPC UAによるBACnetエンタープライズの統合が

可能� ドメイン間の接続が可能

BACnetでビルオートメーション OPC UAで産業オートメーション

OPC UA / BACnetマッピングの典型使用事例� 監視：

エンタープライズシステムによるビルオートメーションの監視と管理が可能で、マルチドメイン統合により産業オートメーションをビルオートメーションに接続できます。

� 運用：単なるデータ交換を超えたヒストリカルデータ、アラーム、スケジュールプログラムへのアクセスにより、非常に詳細な深い統合を提供します。

www.big-eu.org

� 設計：マッピングプロファイルを使用して、ビルオートメーションシステムの構成を変更することができます。

� メンテナンス：アラーム検出などのランタイム情報へのアクセスやスケジュールプログラムにより、OPC UAシステムからBACnetデバイスの構成を提供します。

»BACnetとOPC UAを接続すると様々なメリットがあります。ビルオートメーションのコンポーネントがデータ、アラーム、スケジュールプログラム、トレンドログ情報、リモートデバイス管理をエンタープライズシステムに提供することができます。OPC UAコンポーネントをビルオートメーション管理システムまたはデバイスに接続することで、産業システムの接続性が開かれます。«

BACnet Interest Group Europeの委員会メンバー Frank Schubert

26 OPC UA仕様

OPC UA技術は、国際電気標準会議 (IEC)に提出されました。代表者の密接な連携を経て、OPC UAはすぐにIEC規格となりました。これは、国際的に認められ、産業オートメーションの領域をはるかに超えて使用可能なオープン規格としてのOPC UAの重要性と関連性を表しています。オープンIEC規格となったことで、OPC UAは、マルチベンダー環境における相互運用性に対応した、持続可能で信頼性の高い通信技術となりました。

OPC UA仕様OPC UA仕様はマルチパート仕様です。COMベースの仕様とは対照的に、UA仕様は単なるユーザー仕様ではありません。マルチパート仕様の大半のパートは、UA通信スタックによって実装され処理されるOPC UA内部を説明しています。この情報に関心を持つのは、UAスタックを他のプラットフォームに移植しようとする開発者、またはゼロから新しいUAスタックを実装しようとする開発者だけです。ただし、UAアプリケーションの開発者は、通常はAPI文書のみを使用するでしょう。UAサーバーとクライアントを実装する場合は、主にパート3、4、5が関係します。

OPC UA仕様の内容は、以下の3つのグループに分類されます。

� 1. コア仕様： UA技術の基本コンセプトとセキュリティモデル、UAメタモデルとUAサービスの抽象的説明、具体的なUA情報モデルのプロトコルマッピング、および拡張性のプロファイルのコンセプトを含みます。

� 2. アクセスタイプ仕様：典型的なUAアクセスタイプの情報モデル拡張子、DA、A&C、HAおよびプログラムを含みます。

� 3. ユーティリティタイプ仕様：ネットワーク内でまたはネットワークをまたがってUA対応コンポーネントとエンドポイントを探すための追加的コンセプト、および履歴値に適用される集計・計算方法の説明を含みます。

IEC番号リリース日 OPC UA仕様のタイトル

IEC/TR 62541-1 2010年2月 OPC Unified Architecture―パート1：概要とコンセプトcepts

IEC/TR 62541-2 2010年2月 OPC Unified Architecture―パート2：セキュリティモデル

IEC 62541-3 2010年7月 OPC Unified Architecture―パート3：アドレススペースモデル

IEC 62541-4 2011年10月 OPC Unified Architecture―パート4：サービス

IEC 62541-5 2011年10月 OPC Unified Architecture―パート5：情報モデル

IEC 62541-6 2011年10月 OPC Unified Architecture―パート6：マッピング

IEC 62541-7 2012年7月 OPC Unified Architecture―パート7：プロファイル

IEC 62541-8 2011年10月 OPC Unified Architecture―パート8：データアクセス

IEC 62541-9 2012年7月 OPC Unified Architecture―パート9：アラーム＆コンディション

IEC 62541-10 2012年7月 OPC Unified Architecture―パート10：プログラム

コア仕様のパート

パート1―コンセプト

パート2―セキュリティモデル

パート3―アドレススペースモデル

パート4―サービス

パート5―情報モデル

パート6―サービスマッピング

パート7―プロファイル

アクセスタイプ仕様のパート

パート8―データアクセス

パート9―アラーム＆コンディション

パート10―プログラム

パート11―ヒストリカルアクセス

ユーティリティタイプ仕様のパート

パート12―ディスカバリ

パート13―集計

OPC UAはIEC 62541

IEC 62541規格―OPC UAコア仕様はすべてオープン規格IEC 62541としても入手可能です。

27

詳細情報

OPC FoundationのWebサイト www.opcfoundation.org

おすすめの書籍OPCFrom Data Access to Unified Architecture

ISBN 978-3-8007-3217-3

OPC Unified Architecture

ISBN: 978-3-5406-8898-3

OPC Foundation 会員のメリット

Becoming an OPC Foundation Member is more than just easy! Membership provides the best way to stay up-to-date with technology and to reach the community most inter-ested in the value and benefits of OPC. With membership comes privileges …

Get Full Access to the OPC Specifications➞ OPC is the interoperability standard for secure, reliable and platform-independent information exchange. The OPC specifica-tions define the interface between clients and servers, as well as servers and servers, for different fields of applications, includ-ing access to real-time data, monitoring of alarms and events, access to historical data and other applications. As an OPC Foundation corporate mem-ber, you get complete and early access to the OPC specifications before the general public. You can even join working groups and engage in the development of ongoing specifications.

Get hands on Tools that support your development ➞ OPC Foundation corporate members can use and redistribute the OPC Founda-tion deliverables, common components, communication stacks and shared appli-cations. Members also have access to the OPC Compliance Test Tools (CTTs) to en-sure your OPC products meet the appro-priate specifications. Corporate members can list OPC-compliant products in the interactive OPC Product Guide on the OPC Foundation web site at www.opcfoundation.org

Certify Your Products for Compliance➞ OPC members can participate in IOP

Why Join the OPC Foundation?

workshops and test their products for in-teroperability. Annual events are hosted in your geographical region in Europe, North America and Japan. OPC Foundation (OPCF) corporate members can add extra value to their product by applying for the highest quality logo awarded by the OPCF. The OPCF certifies products in independ-ent test facilities in Europe and in North America. (See reverse side for a full explanation

of corporate membership classes.)

Why certify? Objective certification test-ing by the independent test lab guarantees that your products comply with the OPC specifications, interoperate with third-party products, and have passed reliability, us-ability and robustness testing.

Connect with the OPC Community➞ With almost 500 member companies, the OPC Foundation is the world’s lead-ing community for interoperability solutions based on the OPC specifications. All OPC Foundation members—includ-ing corporate, end-user and non-voting members—can proudly display the OPC Foundation logo and the OPC Founda-tion Member logo. For the OPC technol-ogy suppliers, the OPC Foundation offers a complete marketing program, including a newsletter, web site and educational events. For the OPC end-user community, membership offers you the chance to col-laborate with the OPC developer commu-nity to build best-in-class solutions. ■

MEMBERSHIP INFORMATION

WHY JOIN THE OPC FOUNDATION (OPCF)?

1. Obtain full access to new OPC Specification Release Candidates and latest technology enhancements as well as new features.

2. Actively participate in Working Groups, drive technology forward and influence the tech-nology with your requirements, ideas and know how.

3. Get free use of OPCF test tools that support you in development of high quality products and speed up development and testing.

4. Certify products at an accredited, independ-ent Certification Lab in your region. Certifica-tion logo adds substantial value to your prod-uct and is demanded in many open tenders.

5. Participate in promotion and marketing events, get your company and product shown on exhibitions, road shows and events, get your company profile and prod-ucts listed on the OPCF website.

6. Participate in Interoperability Workshops (IOP) and test your product against others.

7. Connect with the OPC developer and user community.

THE OPC FOUNDATION IS … COMMUNITY:

➞ The world’s leading community

for interoperability solutions based

on OPC specifications that deliver

universal connectivity.

COMPLIANCE:

➞ The official source for the

OPC Certification Program, ensur-

ing OPC products plug and play in

real-world applications.

COLLABORATION:

➞ The collaboration with other or-

ganizations advances the adoption

and use cases of OPC based

products.

OPC Unified Architecture – Advantages and possibilities of use for manufacturers and users of automation, IT or MES products

OPC FOUNDATION – www.OPCfOUndAtiOn.Org

OPC UA➞ OPC Unified Architecture is the new technology generation of the OPC Foundation for the secure, reliable and vendor-neutral trans-port of raw data and pre-pro-cessed information from the man-ufacturing level into the production planning or ERP system. With OPC UA, all desired information is available to every authorised appli-cation and every authorised per-son at any time and in any place. This function is independent of the manufacturer from which the ap-plications originate, the program-ming language in which they were developed or the operating system

PrOtECtiOn AgAinSt UnAUtHOriSEd dAtA ACCESS ➞ The OPC UA technology uses a mature security concept to ensure protection against unauthorised access or sabotage of process data and as well against errors due to careless operation. The OPC UA security concept is based on World Wide Web standards and encompasses options for user au-thentication, the signing of messages and the en-cryption of the transmitted user data.

OPC Unified Architecture – Standardised communication

Open– > 450 members– Platform-neutral– All areas of application– All connections

Productivity– Industry standard– Manufacturer-independent– Interoperability– Reliability

Collaboration– Device Integration– IEC 61131-3 / PLCopen– Analyzer Device Integration– ISA-95, ISA-88– MTConnect– Smard Grid– Field Device Integration– EDDL and FDT

AddrESS:

OPC Foundation16101 N. 82nd StreetSuite 3BScottsdale, AZ 85260-1868USA

COntACt:

Phone: (1) 480 483-6644Fax: (1) 480 [email protected]

infOrMAtiOn:

www.opcfoundation.org

on which they are used. OPC UA supplements the existing OPC industry standard by important characteristics such as platform independence, scalability, high availability and Internet capability. OPC UA is no longer based on DCOM, but has been conceived on the basis of a service-oriented architecture (SOA). OPC UA can therefore be ported very easily. Today, OPC UA already forms the bridge between the Enterprise level down to embedded automa-tion components – independent of Microsoft-, UNIX- or other operat-ing systems. ■

Standardised communication via internet and via firewalls

➞ OPC UA uses an optimized TCP-based UA binary protocol for data ex-change; Web Services and HTTP are additionally sup-ported. It is sufficient to open up just a single port in a firewall. Integrated secu-rity mechanisms ensure se-cure communication via the Internet.

SECUrity

➞ X509 certificates➞ OpenSSL encryption➞ User / password➞ Access rights for each

attribute

dAtA SECUrity And rELiABiLity ➞ OPC UA defines a robust architecture with reliable communication mechanisms, configurable timeouts, automatic error detection and recovery mechanisms. The communication connections between OPC UA clients and servers can be monitored. OPC UA offers redundancy features that can be applied to server and client applications to prevent loss of data and to implement highly available systems. ■

V1.1 GB

OPC Unified Architecture – The universal communication platform for standardised information models


➞ OPC Unified Architecture brings two elementary innovations into the OPC world. On the one hand, the Microsoft Windows-specif-ic protocol DCOM is replaced by open, platform-independent protocols with integrated secu-rity mechanisms. On the other, the proven OPC features, such as Data Access, Alarms & Events and Historical Data Access, are summarised in an object-oriented model and supplemented by new and powerful features, such as methods and type systems. As a result, not only can the OPC inter-face be directly integrated into sys-tems on arbitrary platforms with different programming languages, but arbitrary complex systems

OPC UnifiEd ArCHitECtUrE COMPAniOn SPECifiCAtiOnS➞ OPC UA consists of a list of specifications for the basic functions and the information models based on them, such as Data Access and Alarms & Condi-tions. Specifications that define further information models beyond that are called Companion Specifi-cations.

HOw ArE COMPAniOn SPECifiCAtiOnS CrEAtEd? ➞ OPC UA Companion Specifications are devel-oped in various ways. One possibility is a working

OPC UA – Standardised communication acc. to IEC 62541

can also be described completely with OPC UA. The object-oriented rules according to which the ad-dress space of an OPC UA server is structured and the OPC UA in-terface for accessing it are thereby kept so general that OPC UA can be regarded as a network-capa-ble programming language. OPC UA only becomes specialised for automation technology through specific information models such as Data Access, Alarms & Condi-tions, Historical Access and Pro-grams. For these information mod-els, there is no longer any need to extend the basis and the protocols or the programming interfaces. ■

ALrEAdy AVAiLABLE

COMPAniOn

SPECifiCAtiOnS

➞ OPC UA for Devices➞ OPC UA for Analyzer Devices➞ OPC UA for IEC 61131-3

Cooperation with other standardisation organi-sations was important for OPC UA from the beginning

This simple extensibility by in-formation models makes OPC UA very interesting for other standardisation organisations. They only have to define which information is to be exchanged, but no longer how the informa-tion must be exchanged. Be-fore the start of the OPC UA specification, this was one of the most important require-ments that OPC UA as a uni-versal communication platform and IEC standard can form a basis for other standards.

group of OPC members within the OPC Foundation which defines an information model for special branches of industry or areas of application.The specification OPC UA for Analyzer Devices (ADI) was created in this way on the basis of customer requirements. Another possibility is a common work-ing group with one or more other organisations with the objective of defining an OPC UA information model for a standard outside the OPC Foundation. The information model OPC UA for IEC 61131-3 was created in this way with PLCopen. ■

Manufacturer-specific extensions

Base services of OPC UA

Information models of other organisations

DA AC HA Prog




AddrESS:


COntACt:


infOrMAtiOn:


V1.1 GB


OVErViEw Of OPC UA ➞ OPC Unified Architecture (OPC UA) is the new technology generation of the OPC Foundation for the secure, reliable and manufacturer-neutral

OPC Unified Architecture Secure communication with IEC 62541 OPC UA

AUtHEntiCAtiOn And AUtHOriSAtiOn Of USErS➞ On establishing a connection, the user identifies

himself via • X.509 certificates • User name / password • or KerberosThus all common user administration systems such as Microsoft Active Directory are supported.Furthermore, the access rights (for example for the reading and writing of values) can be specified in a fine-grained manner per user.

Secure concepts

intEgrity ➞ The signing of messages prevents a third party from changing the contents of a message.This prevents, for example, a write statement to open a switch being falsified by a third party and the switch being closed instead.

transport of raw data and pre-processed infor-mation from the manufacturing level into the pro-duction planning or ERP system.With OPC UA, all desired information is available to every authorised application and every autho-rised person at any time and in any place. This function is independent of the manufacturer from which the applications originate, the program-ming language in which they were developed or the operating system on which they are used. On the basis of a service-orientated architecture (SOA), OPC UA forms the bridge between the company management level and embedded au-tomation components. ■

Security was a central requirement in the development of OPC UA. it is addressed in various areas:




AddrESS:


COntACt:


infOrMAtiOn:


V1.1 GB

Cooperation of OPC Foundation and PLCopen Interoperability of the new generation


➞ OPC Foundation and PLCopen have com-bined their technologies to form one platform and manufacturer-independent information and com-munication architecture. The mix of OPC Unified Architecture (UA) and IEC 61131-3 is thus the future-safe basis for the realisation of automation tasks.The objective is to increase the reusability of con-troller- and visualisation modules and their com-munication and thus to considerably increase ef-ficiency in the engineering process.

OPC UA fOr iEC 61131-3 (PLCOPEn)The IEC 61131-3 standard defines various pro-gramming languages and a software model for the programming of control systems. The imple-mentation of this IEC61131-3 software model on

COMPAniES PArtiCiPAting in tHE SPECifiCAtiOn

COMPAniES PArtiCiPAting in tHE dEMO

OPC UA – interoperability at the semantic level

an OPC UA server address space is defined in the common specification adopted by both or-ganisations.Thus corresponding OPC UA object types are created from declarations of function blocks in the PLC and corresponding OPC UA objects from instances of the function blocks.

BEnEfitSThis results in the advantage that a control pro-gram, regardless of the controller on which it is executed and the OPC UA server via which the data is accessed, is always implemented in the same structure of objects in the address area. For UA clients, this results in always identical UA ac-cess at the semantic level. ■




AddrESS:


COntACt:


infOrMAtiOn:


V1.1 GB

各地域のOPCの活動に関するあらゆる詳細情報については、以下の地域OPC FoundationのWebサイトをご覧ください。� 欧州： www.opcfoundation-events.com� 日本： www.opcjapan.org� 中国： www.chinaopc.org

コラボレーションの概要

OPC UAの概要 PLCopenとのコラボレーション

セキュリティ

すべてのリーフレットには英語版、ドイツ語版、フランス語版、スペイン語版、イタリア語版が用意されています。

� OPC UA技術� OPC Foundation� ケーススタディ� 認証済み製品リスト� ベンダーリスト� 製品検索� 会員リスト� 会員プレスリリース� 会員ログインページ� ニュースレター、記事� ブログ� イベントの予定

� ダウンロード (ホワイトペーパー、仕様、サンプルコード、テストツールなど）

� 地域（欧州、日本、中国）

� 動画� ウェビナーの録画� IPポリシー� サポートページ

詳細情報

28

www.opcfoundation.org記載の仕様、名称は、予告なく変更する場合があります。最新情報につきましては上記Webサイトにてご確認ください。

2013年10月現在

Headquarters / USAOPC Foundation16101 N. 82nd StreetSuite 3BScottsdale, AZ 85260-1868Phone: (1) 480 [email protected]

OPC EuropeEiserstrasse 533415 [email protected]

OPC Japanc/o Microsoft Japan Co., Ltd2-16-3 Konan Minato-ku, Tokyo 1080075 [email protected]

OPC ChinaA-807, Jia Hao International Center, No 116 Zizhuyuan Road, Haidian DistrictBeijing, 100097 [email protected]

Documents

OPC Unified Architecture - OPC Foundation目次 2 OPC： オープン性 - 生産性 - コラボレーション 4の声 関係者 6 OPC UAの概要 8 OPC Foundationの組織 10 OPC

OPC Unified Architecture - OPC Foundation目次 2 OPC：オープン性 - 生産性 - コラボレーション 4の声関係者 6 OPC UAの概要 8 OPC Foundationの組織 10 OPC