오픈 플랫폼 커뮤니케이션스
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1. 개요
오픈 플랫폼 커뮤니케이션스(OPC)는 공정 제어 및 제조 자동화 애플리케이션 간의 상호 운용성을 위해 개발된 일련의 표준으로, 마이크로소프트의 OLE, COM, DCOM 기술을 기반으로 한다. 1990년대에 등장하여 OPC 데이터 액세스(DA), OPC 히스토리컬 데이터 액세스(HDA), OPC 경보 및 이벤트 등의 사양을 발전시켜왔으며, 2000년대 후반에는 .NET 프레임워크 기반의 OPC Xi가 발표되었다. 플랫폼 독립성을 위해 개발된 OPC 통합 아키텍처(UA)는 자바, .NET, C 등 다양한 언어로 구현 가능하며, MES 및 ERP 시스템과의 연동을 지원한다.
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| 오픈 플랫폼 커뮤니케이션스 | |
|---|---|
| OPC | |
 | |
| 유형 | 산업 통신 표준 |
| 개발 | OPC Foundation |
| 처음 출시 | 1996년 |
| 최신 버전 | OPC UA 2008년 |
| 기술 사양 | |
| 기반 | OLE, COM, DCOM, TCP |
| 데이터 유형 | 다양한 산업 데이터 유형 지원 |
| 통신 모델 | 클라이언트-서버 |
| 사용 분야 | |
| 산업 자동화 | 데이터 수집 장치 제어 감시 |
| 주요 특징 | 플랫폼 독립성, 확장성, 보안 |
| 역사 | |
| 1996년 | OPC Classic 사양 출시 (OLE 기반) |
| 2008년 | OPC UA 사양 출시 (플랫폼 독립적) |
| 주요 사양 | |
| OPC DA (데이터 액세스) | 실시간 데이터 액세스 |
| OPC HDA (역사적 데이터 액세스) | 역사적 데이터 액세스 |
| OPC A&E (알람 및 이벤트) | 알람 및 이벤트 관리 |
| OPC UA (통합 아키텍처) | 플랫폼 독립적인 차세대 OPC |
| 관련 기술 | |
| COM | 구성 요소 객체 모델 |
| DCOM | 분산 구성 요소 객체 모델 |
| OLE | 객체 연결 및 내장 |
| TCP | 전송 제어 프로토콜 |
| 표준화 | |
| 산업 표준 | 다양한 산업 자동화 표준 준수 |
| 외부 링크 | |
| 공식 웹사이트 | OPC Foundation |
2. 역사
OPC 사양은 마이크로소프트가 마이크로소프트 윈도우 운영 체제 제품군을 위해 개발한 OLE, COM, DCOM 기술을 기반으로 했다. 이 사양은 공정 제어 및 제조 자동화 애플리케이션에서 상호 운용성을 용이하게 하기 위해 표준 객체, 인터페이스(예: IDL) 및 메서드 세트를 정의했다.
가장 일반적인 OPC 사양은 실시간 데이터를 읽고 쓰는 데 사용되는 OPC 데이터 액세스이다. 공급업체가 "OPC"를 일반적으로 언급할 때, OPC DA를 의미한다. OPC DA는 처음 출시된 이후 세 가지 주요 개정을 거쳤다. 사양에 기능이 추가되었지만 이전 버전도 구현해야 하므로 버전 3 OPC 서버는 버전 1 OPC 클라이언트에서도 여전히 액세스할 수 있다. 그러나 최신 버전을 사용하여 모든 작업을 수행할 수 있으므로 클라이언트는 이전 기능을 지원하지 않도록 작성할 수 있다. 따라서 DA-3 호환 클라이언트가 DA 1.0 서버에서 작동하지 않을 수 있다.
OPC 재단은 OPC DA 사양 외에도 OPC HDA 사양, OPC 경보 및 이벤트 사양, OPC Xi, OPC UA 등을 개발, 관리해왔다.
2. 1. OPC 표준의 등장 (1990년대)
1990년대 초, 산업 현장에서는 다양한 제조사의 장비 및 시스템 간 데이터 교환에 어려움이 있었다. 각 장비마다 독자적인 통신 프로토콜을 사용했기 때문에, 시스템 통합 및 데이터 활용에 많은 비용과 시간이 소요되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 마이크로소프트는 OLE, COM, DCOM 등 자사 기술을 기반으로 하는 OPC 표준을 제안했다.OPC 규격은 마이크로소프트가 마이크로소프트 윈도우 운영 체제 제품군을 위해 개발한 OLE, COM, DCOM 기술을 기반으로 했다.[2] 이 규격은 공정 제어 및 제조 자동화 애플리케이션에서 상호 운용성을 용이하게 하기 위해 객체, 인터페이스, 메서드의 표준 세트를 정의했다.
OPC 재단은 1996년에 설립되어 산업계 요구사항을 반영하여 OPC 표준을 지속적으로 발전시켜 왔다. 초기 OPC 표준은 주로 실시간 데이터 접근을 위한 OPC DA (Data Access) 규격을 중심으로 개발되었다. OPC DA는 여러 차례 개정을 거쳐 기능을 확장했으며, 이전 버전과의 호환성을 유지하여 기존 시스템과의 연동을 지원한다.
2. 2. OPC의 발전과 확장 (2000년대)
OPC 재단은 과거 데이터 접근을 위한 OPC HDA (Historical Data Access)를 유지 관리한다. OPC DA로 접근 가능한 실시간 데이터와 달리, OPC HDA를 사용하면 보관된 데이터에 접근하고 검색할 수 있다.OPC 경보 및 이벤트(Alarms & Events, A&E) 사양은 경보 및 이벤트 유형 메시지 정보, 변수 상태 및 상태 관리를 교환하는 것을 정의한다.[2] 2002년까지 이 사양은 필드버스 및 기타 이전 표준과 비교되었다.[3]
2009년 11월, .NET 프레임워크를 위한 OPC 익스프레스 인터페이스(OPC Xi)가 승인되었다.[4] OPC Xi는 DCOM 대신 윈도우 통신 재단을 사용하여 네트워크 주소 변환(NAT)의 향상된 보안을 통해 통신하도록 구성할 수 있다.[5]
2. 3. 플랫폼 독립적인 OPC UA (2010년대 ~ 현재)
OPC UA는 플랫폼 독립성을 위해 개발되었다.[5] UA는 자바, 마이크로소프트 .NET, C로 구현할 수 있으며, 이전 OPC 버전과 달리 마이크로소프트 윈도우 플랫폼을 사용할 필요가 없다. UA는 기존 OPC 인터페이스의 기능과 XML, 웹 서비스와 같은 새로운 기술을 결합하여 더 높은 수준의 제조 실행 시스템(MES) 및 전사적 자원 관리(ERP) 지원을 제공한다. UA에 대한 첫 번째 실무 그룹은 2003년에 모임을 가졌고, 버전 1.0은 2006년에 발표되었다.[6]2010년 9월 16일, OPC 재단과 MTConnect 연구소는 두 표준 간의 상호 운용성과 일관성을 보장하기 위해 협력한다고 발표했다.[7] 새롭게 제정된 OPC UA는 자바, .NET 프레임워크, C 언어로 구현할 수 있으며, 마이크로소프트 윈도우가 필수가 아니게 되었다. UA에는 기존 OPC 인터페이스에 더해, XML, 웹 서비스와 같은 신기술이 도입되어, 보다 고도화된 MES나 ERP를 지원한다. 제조 분야의 데이터 교환 표준이 될 가능성이 있으며, FactoryTalk나 Archestra를 대체하고, 일부 Modbus 애플리케이션도 대체할 가능성이 있다.
3. 설계
OPC는 윈도우 기반 소프트웨어 애플리케이션과 공정 제어 하드웨어 간의 공통적인 연결 통로 역할을 하도록 설계되었다. OPC 표준은 공장 현장 장치에서 필드 데이터에 접근하는 일관된 방법을 정의하며, 데이터 유형과 소스에 관계없이 동일한 방법으로 접근할 수 있다. OPC 클라이언트는 하나의 하드웨어 장치에 대한 OPC 서버와 마찬가지로 다른 모든 하드웨어 장치에 대한 OPC 서버에도 동일한 방식으로 데이터에 접근할 수 있다.
OPC의 목표는 하드웨어 제조업체와 소프트웨어 파트너, 그리고 감시 제어 및 데이터 수집(SCADA) 및 기타 인간-기계 인터페이스(HMI) 제작자가 이 둘을 연결하는 데 필요한 중복 노력을 줄이는 것이다. 하드웨어 제조업체가 새로운 하드웨어 장치에 대한 OPC 서버를 개발하면, '최상위' 시스템에서 해당 장치에 접근할 수 있도록 하는 작업이 완료된다. SCADA 제작자가 OPC 클라이언트를 개발하면, OPC 호환 서버가 있는 모든 하드웨어에 접근할 수 있게 된다.
OPC 사양은 서버가 공정 제어 장치에 대한 접근을 제공하는 것을 제한하지 않는다. OPC 서버는 마이크로프로세서의 내부 온도에서 모뉴먼트 밸리의 현재 온도에 이르기까지 모든 것에 대해 작성할 수 있다.
일부 OPC 사양은 공개되지만, 다른 사양은 OPC 재단 회원에게만 제공된다. 따라서 어느 회사도 OPC를 "소유"하지 않으며, OPC 재단 회원 여부에 관계없이 누구나 OPC 서버를 개발할 수 있지만, 비회원은 최신 사양을 사용하지 않을 수 있다. OPC 제품이 필요한 각 회사는 제품이 인증되었는지와 시스템 통합자가 필요한 교육을 받았는지 확인해야 한다.
3. 1. OPC 서버와 클라이언트
OPC 서버는 PLC, DCS 등 공정 제어 장치의 데이터를 OPC 클라이언트에게 제공하는 소프트웨어이다. OPC 클라이언트는 OPC 서버에 접속하여 데이터를 읽거나 쓰는 SCADA, HMI, MES, ERP 시스템과 같은 애플리케이션이다.과거에는 소프트웨어 패키지가 장치의 데이터에 접근하려면 사용자 지정 인터페이스나 드라이버를 작성해야 했다. 그러나 OPC 표준은 공장 현장 장치에서 데이터에 접근하는 일관된 방법을 정의하여 이러한 문제를 해결했다. 데이터의 유형과 소스에 관계없이 동일한 방법으로 데이터에 접근할 수 있다.
하드웨어 제조업체가 새로운 장치에 대한 OPC 서버를 개발하면, OPC 클라이언트를 개발하는 소프트웨어 개발자는 OPC 호환 서버가 있는 모든 하드웨어에 액세스할 수 있게 된다. 즉, 하드웨어 제조업체와 소프트웨어 파트너는 서로 연결하기 위한 중복 노력을 줄일 수 있다.
OPC 서버는 마이크로소프트의 OLE 기술(COM, Component Object Model)을 사용하여 클라이언트와 통신하며, 실시간 정보 교환을 위한 표준을 정의한다. 특정 장치에 대한 OPC 서버가 작성되면 OPC 클라이언트 역할을 할 수 있는 모든 애플리케이션에서 재사용할 수 있다. 또한, OPC 서버는 다른 서버에 연결하고 통신할 수도 있다.
3. 2. OPC의 기술적 특징
OPC 재단에서 제정한 OPC 규격은 마이크로소프트의 OLE, COM, DCOM 기술을 기반으로 한다. 이 규격은 프로세스 제어 및 공장 자동화에서 상호 운용성을 확보하기 위한 객체, 인터페이스, 메소드의 표준 세트를 정의한다.OPC 서버는 마이크로소프트의 OLE (또는 COM) 기술을 사용하여 클라이언트와 상호 작용한다. COM 기술은 소프트웨어 애플리케이션과 프로세스 하드웨어 간의 실시간 정보 교환을 가능하게 한다. OPC 서버는 특정 장치에 대한 데이터뿐만 아니라, 마이크로프로세서의 내부 온도나 특정 지역의 현재 온도 등 다양한 종류의 데이터를 제공할 수 있다.
4. OPC UA (Unified Architecture)
OPC UA는 기존의 OPC 표준을 대체하고 확장하는 새로운 기술 표준이다.
4. 1. OPC UA의 특징
OPC UA는 자바, .NET 프레임워크, C 언어로 구현할 수 있으며, Microsoft Windows뿐만 아니라 리눅스, macOS 등 다른 운영 체제에서도 동작한다. UA에는 기존 OPC 인터페이스에 더해, XML, 웹 서비스와 같은 신기술이 도입되어, MES나 ERP를 지원한다.4. 2. OPC UA와 대한민국 산업
OPC UA는 XML, 웹 서비스와 같은 신기술을 도입하여, MES나 ERP를 고도화하는데 기여한다. 이는 대한민국의 스마트 팩토리 구축 및 산업 자동화 시스템 고도화에 핵심적인 역할을 수행하며, 특히 다양한 제조 장비 및 시스템 간의 상호 운용성을 보장하여 데이터 기반의 의사 결정 및 생산 최적화를 가능하게 한다.[1]참조
[1]
웹사이트
What is OPC?
https://opcfoundatio[...]
2021-10-07
[2]
기타
OPC A&E specification
https://opcfoundatio[...]
[3]
서적
OPC (OLE for process control) specification and its developments August 5, 2002
IEEE
2002
[4]
뉴스
OPC Xi Interface Approved
https://www.automati[...]
2021-10-07
[5]
웹사이트
OPC Xi Updated
http://www.garymintc[...]
2021-10-07
[6]
웹사이트
History
https://opcfoundatio[...]
2021-10-07
[7]
웹사이트
OPC Foundation and MTConnect Institute Announce a Memorandum of Understanding
http://www.opcfounda[...]
OPC Foundation
2021-10-07
[8]
기타
What is OPC?
http://www.opcfounda[...]
[9]
웹인용
What is OPC?
https://opcfoundatio[...]
2021-10-07
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