Design of distributed automated ship’s control systems based on OPC UA technology

В.В. Поливода; О.В.  Поливода

doi:10.31498/2225-6733.50.2025.336333

Автор(и)

В.В. Поливода Херсонська державна морська академія, м. Херсон, Україна https://orcid.org/0000-0001-7742-255X
О.В. Поливода Херсонська державна морська академія, м. Херсон , Україна https://orcid.org/0000-0002-6323-3739

DOI:

https://doi.org/10.31498/2225-6733.50.2025.336333

Ключові слова:

OPC UA, розподілені автоматизовані системи керування, морська галузь

Анотація

Стаття досліджує застосування технології OPC Unified Architecture (OPC UA) у розробці розподілених автоматизованих систем керування (АСК) на морських суднах. OPC UA є відкритим стандартом, що забезпечує безпечний та масштабований обмін даними між різноманітними промисловими пристроями. Впровадження OPC UA в морській галузі відкриває нові можливості для оптимізації роботи суден, підвищення надійності та зменшення витрат на обслуговування. Завдяки OPC UA можна об'єднати в єдину систему різні датчики, виконавчі механізми, контролери та інші технічні засоби судна, що дозволяє збирати та аналізувати дані в реальному часі. Це, в свою чергу, дає змогу здійснювати дистанційний моніторинг та керування суднами, а також виконувати проактивне технічне обслуговування. До основних переваг використання OPC UA в морській галузі відносять: міжплатформність: забезпечує сумісність різних виробників обладнання; безпека: надійний захист даних завдяки різним механізмам шифрування та аутентифікації; масштабованість: адаптація до систем різного розміру та складності; інтеграція: спрощує об'єднання різних систем автоматизації; надійність: гарантує безперебійну роботу в складних умовах морського середовища. Одним із ключових переваг технології OPC UA є її здатність до інформаційного моделювання, що дозволяє створювати стандартизовані моделі даних для опису фізичних компонентів та процесів на судні. Це спрощує процес проектування та впровадження АСК, зменшуючи ризик помилок. Крім технічних переваг, OPC UA також має економічні переваги. Завдяки спрощенню інтеграції та обслуговування систем, OPC UA може знизити загальну вартість володіння для суднобудівних компаній та судновласників. Крім того, підвищуючи ефективність та надійність експлуатації суден, OPC UA сприяє збільшенню прибутковості. Таким чином, впровадження технології OPC UA в морській галузі є перспективним напрямком розвитку, який дозволяє підвищити рівень автоматизації та інтеграції систем на суднах, забезпечити безпеку та ефективність їхньої експлуатації

Біографії авторів

В.В. Поливода , Херсонська державна морська академія, м. Херсон

Кандидат технічних наук, доцент

О.В. Поливода , Херсонська державна морська академія, м. Херсон

Кандидат технічних наук, доцент

Посилання

Ge X., Yang F., Han Q. Distributed networked control systems: A brief overview. Information Sciences. 2017. Vol. 380. 2017. Pp. 117-131. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ins.2015.07.047.

Polyvoda O., Lytvynchuk D., Polyvoda V. Monitoring Subsystem Design Method in the Information Control System. Intellectual Systems of Decision Making and Problems of Computational Intelligence (ISDMCI'2019): Proceedings of the XV Int. Scientific Conference, Zaliznyi Port, Ukraine, 21-25 May 2019. Pp. 294-303. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-26474-1_21.

Luo X. Research on Communication Technology of Ship Integrated Monitoring System Based on OPC. International Conference on Intelligent Transportation, Big Data & Smart City (ICITBS), Vientiane, Laos, 11–12 January 2020. Pp. 528-531. DOI: https://doi.org/10.1109/ICITBS49701.2020.00115.

OPC Foundation. Unified Architecture. URL: https://opcfoundation.org/about/opc-technologies/opc-ua/ (дата звернення: 04.02.2025).

Da Silva J.T., Dias A.L., Da Silva I.N. A Survey on OPC UA Protocol: Overview, Challenges and Opportunities. 15th IEEE International Conference on Industry Applications (INDUSCON), São Bernardo do Campo, Brazil, 22-24 November 2023. Pp. 1523-1530. DOI: https://doi.org/10.1109/INDUSCON58041.2023.10375053.

Design and Implementation of Control System for Deep-Sea Dry Recovery Unit Based on OPC UA / Yang M., Zhang J., Lei Y., Sheng G. IEEE 11th Joint International Information Technology and Artificial Intelligence Conference (ITAIC), Chongqing, China, 8-10 December 2023. Pp. 905-909. DOI: https://doi.org/10.1109/ITAIC58329.2023.10408815.

OPC UA Service Discovery and Binding in a Service-Oriented Architecture / Tripathy A., Van Deventer J., Paniagua C., Delsing J. IEEE 5th International Conference on Industrial Cyber-Physical Systems (ICPS), Coventry, United Kingdom, 24-26 May 2022. Pp. 1-7. DOI: https://doi.org/10.1109/ICPS51978.2022.9816880.

Interoperability in Microgrids to Improve Energy Access: A Systematic Review / A. Suryani et al. IEEE Access. 2024. Vol. 12. Pp. 64267-64284. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3396275.

Majumder M., Wiesmayr B., Zoitl A. Extending the OPC UA Companion Specification for an IEC 61499-based Control System. IEEE 28th International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), Sinaia, Romania, 12-15 September 2023. Pp. 1-4. doi: https://doi.org/10.1109/ETFA54631.2023.10275677.

Поливода В.В., Поливода О.В. Проектування систем автоматизації на платформі CODESYS: навч. посіб. Херсон : ХДМА, 2023. 248 с.

Polyvoda V., Polyvoda O. Engineering of Virtual Training Simulators Using CODESYS Automation Platform. Development of social and engineering innovation in maritime education and training to ensure shipping safety: Proceedings of the Int. Scientific-Practical Conference, Klaipeda, Lituania, 23 March 2023. pp. 93-97.

Savchenko S., Polyvoda V. Modeling of the ship boiler automated control system. Сучасні енергетичні установки на транспорті і технології та обладнання для їх обслуговування: матеріали 15-ї Міжнародної науково-практичної конференції, м. Херсон, Україна, 13-15 березня 2024 р. Херсон: ХДМА, 2024. С. 263-265.