Was ist OPC?
OPC ist eine Sammlung von Standards im Industrieumfeld und ermöglicht den einheitlichen Zugriff auf verschiedenste Maschinen, Geräte und andere Systeme. Durch die implementierte Unterstützung für den OPC-Client müssen SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)-Systementwickler nicht länger unzählige Treiber für verschiedene Geräte unterstützen und Gerätehersteller können ihre Produkte durch Hinzufügen eines OPC-Servers für Benutzer aller SCADA-Systeme nutzbar machen. Insbesondere im Umfeld von Industrie 4.0 hat OPC einen wichtigen Stellenwert. Der Standard (IEC62541) wird wird von der OPC-Foundation verwaltet.
Was ist OPC-UA?
OPC-UA ist der aktuelle Nachfolger von OPC – heute auch als OPC-Classic bezeichnet. Das Kürzel „UA“ steht für „Unified Architecture“. War OPC-Classic auf Basistechnologien von Windows angewiesen, basiert OPC-UA auf TCP/IP und kann betriebssystemunabhängig eingesetzt werden. Die folgende Abbildung zeigt wesentliche Unterschiede zwischen OPC-Classic und OPC-UA.
Die Festlegung auf Windows war eine Schwäche von OPC-Classic und hat auch die Verbreitung auf andere Betriebssysteme (z.B. Linux) eingeschränkt. Daher war die Plattformunabhängigkeit eines der primären Ziele von OPC-UA. Die Umstellung auf TCP/IP hat weiters den Vorteil, dass die Kommunikation nun auch über übliche Firewalls gelenkt werden kann und somit mehr Kontrolle der Kommunikation möglich ist. Auch im Sicherheitsbereich wurde OPC-UA weiterentwickelt und bietet verschiedene Optionen für die Authentifizierung und Verschlüsselung.
myDatanet OPC-UA Server
Aufgrund der vielen Vorteile wurde ein OPC-UA Server für die myDatanet Plattform entwickelt. myDatanet OPC-UA steht ab der Server-Version 50v012 zur Verfügung und kann optional (auch nachträglich) freigeschalten werden.
Somit können Microtronics-Partner die erfassten und übertragenen Datenfelder einfach an beliebige SCADA-Systeme weiterleiten, und so eine noch bessere Lösung für ihre Kunden generieren.
Implementierung
OPC-UA-DA
Das Kürzel “DA” steht für “Data Access” und ist die Basis-Funktion, die man sich von OPC erwartet. Mit „DA“ kann auf einzelne Datenfelder und deren Wert zugegriffen werden. Im Falle von myDatanet OPC-UA kann ein Lesezugriff auf letztgültige Messwerte sowie ein Lese- und Schreibzugriff auf Konfigurationswerte erfolgen. Die Beschaffenheit der Messstelle gibt dabei ohne zusätzlichem Konfigurationsaufwand die abrufbaren Datenfelder vor.
OPC-UA-HDA
Das Kürzel “HDA” steht für “Historical Data Access” und ermöglicht es, Zeitreihen von Datenfeldern auszulesen. Nachdem in myDatanet historische Daten vorhanden sind, unterstützt myDatanet OPC-UA diese Funktion. Neben dem Datenfeld kann der Client einen Zeitraum übergeben und erhält dafür die vorhandenen Daten.
Authentifizierung
Die Authentifizierung der OPC-UA Clients ist an die myDatanet Benutzerverwaltung gekoppelt. Damit ist das Rechtemanagement vollständig integriert und erleichtert das Sicherheitsmanagement. Der für die Authentifizierung verwendete Benutzer hat die gleichen Rechte wie bei Anmeldung an dem myDatanet UI (wie z.B. sichtbare Sites/Kunden).
Features des myDatanet OPC-UA
- Der OPC-UA-HDA Standard – das Abrufen historischer Daten – wird unterstützt.
- Der Kunde kann auf die zuverlässige rapidM2M Kommunikation aufbauen und Geräte direkt in ein Industrieumfeld oder in OPC-UA kompatible Visualisierungen integrieren.
- Mehrfache Nutzung der erfassten Daten: über die myDatanet UI, das API oder auch eine OPC-UA basierte Visualisierung.
- Macht die bewährte myDatanet-Geräte- und Datenqualität in OPC-UA-kompatiblen Clients (etwa SCADA-Systeme wie WinCC) ohne Programmieraufwand verfügbar.
Behandlung des Publish Interval
Der sogenannte Publish Interval ist eine ausgehandelte Eigenschaft jeder einzelnen Registrierung bzw. jedes einzelnen registrierten Datenpunkts eines Clients. Es handelt sich dabei um den minimalen Zeitabstand, die der Server zwischen der Veröffentlichung von 2 unterschiedlichen Werten (Zeitstempel + Wert + Qualität [StatusCode]) abwarten muss.
Aushandlungsprozess (über den OPC UA Standard definiert): Der Client sendet bei der Registrierung jedes einzelnen Werts einen gewünschten Publish Interval an den Server. Der Server kann diesen Wert entweder annehmen oder abändern und sendet dann den tatsächlich angewendeten Publish Interval zurück an den Client. Der Server kann dabei Ober- und Untergrenzen definiert haben, auf die der Wert ggf. korrigiert wird. In myDatanet sind diese Grenzen fix zwischen 5ms und 1 Sekunde vorgegeben.
Falls mehrere Clients mit einem OPC UA Server verbunden sind und das gleiche Feld registriert haben, so wird der größte Publish Interval zur Anwendung gebracht. Intern werden die Daten immer synchron aktualisiert, es ist hier nicht möglich die Publish Intervals der einzelnen Registrierungen einzuhalten.
Konfigurationsbeispiel
Ein ausführliches Beispiel zur Konfiguration am myDatanet-Server und des OPC-UA Clients sowie zur Anzeige der Daten im OPC-UA Client finden Sie in der Microtronics Academy.
Best Practice
Vier Best Practice-Beispiele von einer erfolgreichen Integration ins eigene Prozessleit- oder SCADA-System finden Sie hier.
Erstveröffentlichung im Dezember 2020, letzte Aktualisierung Juli 2024
