Mehr Unabhängigkeit bei der Integration mit OPC UA

OPC ist die weltweit am stärksten verbreitete standardbasierte Methode für Datenkonnektivität. Mit ihr lässt sich die Kommunikation zwischen Geräten, Controllern und/oder Anwendungen unabhängig von den verschiedenen Treibern herstellen. OPC abstrahiert die Implementierungseigenschaften von Datenquelle (z.B. SPS) und Datenempfänger (z.B. HMI) und ermöglicht so den Datenaustausch zwischen ihnen, ohne dass sie etwas über das Verbindungsprotokoll und die interne Datenorganisation des jeweils anderen wissen müssen. Doch obwohl unterschiedliche Produkte mit denselben klassischen OPC-Standards kommunizieren, ist Anwendern damit keine wirkliche Interoperabilität gegeben. Eine zusätzliche Standardisierung auf System- oder Unternehmensebene ist daher notwendig. Für Anbieter und auch Nutzer stellt sich dabei die Frage, wie eine Spezifikation detaillierte Standards für alle diese Aspekte bereitstellen kann, unabhängig von Anwendung, Datenquelle oder Anwendungsfall. Vereinheitlichte Kommunikation mit OPC Unified Architecture OPC UA ist die neueste und vielseitigste OPC-Spezifikation zum Datenaustausch und ist darauf ausgelegt, sowohl für die Zukunft anpassungsfähig zu bleiben, als auch heutige Implementierungen zu unterstützen. Gleichzeitig behebt der neue Standard die Schwierigkeiten in Bezug auf Sicherheit, Plattformabhängigkeit und DCOM-Probleme. Auf Basis einer serviceorientierten Architektur (SOA) kann OPC UA alle gängigen Spezifikationen wie OPC DA zur Übertragung von Echtzeitdaten, OPC HDA zur Übermittlung von Verlaufsdaten (bzw. historischen Daten) und OPC A&E zum Übermitteln von Alarmen und Ereignissen, umsetzen. Dies geschieht unabhängig von der Microsoft-Technologie DCOM, die durch offene, plattformunabhängige Protokolle mit integrierten Sicherheitsmechanismen ersetzt ist. Damit ergibt sich eine Verbindung zwischen der Unternehmensleitebene mit UNIX-Systemen und eingebetteten Automatisierungskomponenten mit unterschiedlichen Windows-Betriebssystemen, aber auch über Microsoft hinweg mit Nicht-Windows-Betriebs­systemen. So können Nutzer mit OPC UA komplexe Datenstrukturen verwenden und mehrschichtige Vorgänge vollständig beschreiben. Um beispielsweise den aktuellen Wert eines Temperatursensors, den historischen Mittelwert der Temperatur und das Ereignis einer Temperaturüberschreitung zu erfassen, benötigt der Anwender bei Verwendung von OPC Klassik bis zu drei verschiedene OPC-Server mit jeweils unterschiedlicher Semantik: DA, AE und HDA. Mit OPC UA lassen sich diese Aufgaben mit nur einem Kommunikationsstandard erfüllen. Das OPC UA-Sicherheitskonzept basiert auf den Internetstandards und umfasst Möglichkeiten der Benutzerauthentifizierung, Signierung von Nachrichten und Verschlüsselung von Nutzerdaten. Unter Verwendung von OPC UA ist der Datenzugriff auch über Internet und Firewall möglich, da es ein eigens entwickeltes TCP-basiertes OPC UA-Binärprotokoll für den Datenaustausch enthält. Zusätzlich lässt sich jede Nachricht über einen HTTP/HTTPS- oder jeden anderen Port weitergeben. Darüber hinaus verfügt OPC UA mit konfigurierbaren Timeouts, automatischer Fehlererkennung und Recovery-Mechanismen über ein umfassendes Instrumentarium, um Datenverluste zu verhindern und hochverfügbare Systeme sicherzustellen. Zur Erreichung des Ziels der unternehmensweiten OPC-Nutzung adressiert die OPC UA-Spezifikation mehrere Aspekte von Schnittstellen, darunter eine Semantik für komplexe Datenmodelle und einheitliche Informationen sowie für Sicherheit und Redundanz. Die Spezifikation kann dabei keine detaillierten Standards für all diese Aspekte unabhängig von Applikation, Datenquelle oder Anwendungsfall anordnen – vielmehr liefert sie einen grundlegenden gemeinsamen Nenner. Viel wichtiger jedoch ist, dass OPC UA Unternehmen eine einheitliche Methode bietet, um Informationsmodelle zu erweitern und anwendungsspezifische Support-Ebenen zu finden. Das Ergebnis ist eine Spezifikation, die mehr beinhaltet als Details der einzelnen Schnittstellen. Anwender erhalten Basis-Level-Support für Elemente wie Sicherheit, Redundanz, Namespace-Navigation und umfassende Informationsmodelle. OPC UA liefert so einen höchstmöglichen Grad an Spezifizierung, ohne dabei die Grenze zur kundenspezifischen Anpassung zu überschreiten. Denn unabhängig davon, wie detailliert ein Standard erscheint, ist es die Art der Implementierung, die einzelne Produkte voneinander differenziert. Die Vorteile für Nutzer ergeben sich aus den Features, die Anbieter von Lösungen über die Basis-Spezifikationen hinaus in ihrem Produktangebot umsetzen. Fazit OPC UA-Produkte wie der UCS sind darauf ausgelegt, nicht nur Lösungen für heutige Implementierungen bereitzustellen, sondern auch zukünftig anpassungsfähig und erweiterbar zu sein. Dabei ersetzt OPC UA nicht einfach vorhandene OPC-Standards, sondern ergänzt sie vielmehr um eine gemeinsame Interoperabilitätsschicht für den Informationsaustausch und eine leistungsfähigere Umgebung für die Organisation von Abläufen. Kasten 1: Prämiertes Produkt Der Universal Connectivity Server von MatrikonOPC ist im aktuellen Automatisierungs-Atlas 2011 des SPS Magazins als Trend100-Produkt des Jahres 2010/2011 ausgezeichnet. Der Atlas enthält 100 im vergangenen Jahr vorgestellte Produktneuheiten, die besonders innovativ oder anwenderfreundlich sind und einen aktuellen Trend in besonderer Weise darstellen oder den Trend sogar setzen. Kasten 2: Sichere Anbindung mit dem Universal Connectivity Server MatrikonOPC bietet mit dem Universal Connectivity Server (UCS) einen einzelnen OPC-Server, der den Ansatz der universellen Konnektivität unterstützt und Kontakt zu mehreren Geräten, Protokollen und APIs herstellt – unabhängig, ob die Daten in Echtzeit, historisch oder in anderer Art zur Verfügung gestellt werden. Anwender erhalten über nur einen OPC-Server sichere Konnektivität mit allen gängigen Steuersystemen und -anwendungen unabhängig vom Hersteller. Der OPC-Server bietet eine umfassende Unterstützung von Protokollen zur Datenübertragung, Plattformunabhängigkeit und höhere Sicherheit beim Einsatz der OPC-Technologie. Der UCS gewährleistet eine sichere Datenübertragung im Plug-In-Format für Prozessleitsysteme und SPS in einem Gesamtpaket. Hersteller von Steuerungssystemen werden hierdurch ohne eigenen Entwicklungsaufwand in die Lage versetzt, umfassende Konnektivität zu bieten und sich stärker auf die Weiterentwicklung ihrer eigenen Systeme zu konzentrieren. Die vereinheitlichte Service-Schnittstelle wie sie der UCS bereitstellt, bildet dabei eine natürliche Ergänzung, die in OPC-Architekturen integriert werden kann. Der Server ermöglicht es mehreren Datenaustauschprotokollen gleichzeitig, in Echtzeit und auf sichere Art mit Datenquellen zu kommunizieren. Durch die Unterstützung des Plug-in Ansatzes können Anwender ihr System in kürzester Zeit um Protokolle von neuen Geräten erweitern und den Informationsfluss sicherstellen. Ebenso reduziert sich für Anwender dadurch der Aufwand für das Konfigurieren und Anpassen neuer OPC-Server. Egal, auf welche Daten aus dem neu hinzuzufügenden Gerät oder der Anlage ein Unternehmen zugreifen möchte (OPC DA, OPC HDA, OPC A&E oder OPC UA), der UCS agiert wie ein Gateway und integriert alle OPC-Standards. Diese Plug-in-Technologie erlaubt es Anwendern, den Universal Connectivity Server mit wenigen Schritten um neue Protokolle zu erweitern. SPS/IPC/Drives: Halle 7, Stand 190