Two-in-One-OPC: Einfache Kommunikation für komplexe industrielle Anlagen

Der seit Langem bestehende Trend zur zunehmenden Integration verschiedenster Maschi­nen und Steuerungen zu individuellen, durchgängigen Produktionssystemen erforderte einen herstellerübergreifenden Kommunikationsstan­dard. Mit OPC – Openess, Productivity and Collaboration – wurde dieser geschaffen. Mithilfe dieser Spezifikation ist eine Vielzahl von OPC-Produkten entstanden, wie z.B. die Familie der OPC-Server von Simatic Net, dem Angebot von Siemens für die industrielle Kommunikation. OPC-Server ermöglichen es, verschiedenste Informationen aus der Automatisierungsanlage über eine einzige, herstellerübergreifend definierte Schnittstelle selbst aus einem komplexen Verbund aus Automatisierungsmaschi­nen und Systemen verschiedener Hersteller abzurufen. Dies reduziert den Aufwand, da keine properitären, herstellerspezifischen Mechanismen in der Automatisierungsanlage \’unter einen Hut\‘ gebracht werden müssen. So­mit müssen die Anwender nicht mehr erst die Realisierungsmöglichkeit aufwändig untersuchen, sondern sie haben die Möglichkeit, OPC-Systeme (für alle Aufgaben des Datenaustauschs) einzusetzen, die optimal für ihre Anlagenkonstellation passen. Damit diese jedoch effektiv zum Tragen kommen, müssen die jeweiligen OPC-Serverprodukte gewisse industrielle Ansprüche während des Lebenszyklus einer Automatisierungsanlage erfüllen. Ein erstes Entscheidungskriterium bei der Auswahl des geeigneten OPC-Servers sind die vom Produkt unterstützten OPC-Standards. Neben dem klassischen, aktuell am weitesten verbreiteten windowsbasierten OPC (COM/ DCOM) erfreut sich der neue Standard OPC UA (Unified Architecture), mit seinem erweiterten Funktionsumfang mittlerweile eines wachsenden Anwenderkreises. Damit hat der Anwender allerdings auch die Qual der Wahl, die auch Rückwirkungen auf die Auswahl des geeigneten OPC-Client-Produktes haben. Doch die muss er nicht haben, denn einige Produkte bieten einfach beide Interfaces – Two-in-One-OPC – an: das klassische COM/ DCOM-basierte und das \’native\‘ Interface des neuen Standards OPC UA. Ein Beispiel dafür ist der Simatic-Net-OPC-Server, der Anwendern eine sanfte und einfache Migration ermöglicht. Kurze Inbetriebnahmephasen Während der Inbetriebnahmephase ist es wichtig, dass es zu keinen unnötigen Zeitverlusten durch unkomfortabel zu handhabende Produkte kommt. Im Hinblick auf OPC-Serverprodukte betrifft dies vor allem eine schnelle Inbetriebnahme und Funktionsüberprüfung der zentralen OPC-Komponenten. Damit wird sichergestellt, dass ein einwandfreier Zugriff auf die Automatisierungsdaten und somit auf den \’Gesundheitszustand\‘ des Gesamtsystems möglich ist. Über mitgelieferte (beim genannten Anbieter kostenlose) OPC-Diagnose-Clients kann der Zustand der zentralen OPC-Serverkomponenten schnell und einfach während der Inbetriebnahmephase verifiziert werden. Ein Beispiel dafür ist aus der oben genannten Familie der Diagnose-Client Simatic Net OPC Scout V10. Nach der Sicherstellung der Verfügbarkeit der Anlagendaten gilt es meist, anlagenspezifische Feineinstellung vorzunehmen. Der Vorteil einer solchen Optimierung liegt in einer höheren Anlagenperformance und optimaler Einbindung in die Automatisierungsumgebung des Anwenders. Die Konfiguration dafür sollte einfach und intuitiv bedienbar sein, um kurze Inbetriebnahme- und \’Reaktionszeiten\‘ des Bedienpersonals zu gewährleisten. Die Auswahl der zum Einsatz kommenden Automatisierungsprotokolle oder auch die Aktualisierungszeit der Anlageninformationen durch den OPC-Server sind Beispiele dafür. Zusätzlich kommt es während der Inbetriebnahmephase meist häufig zu Änderungen innerhalb der Automatisierungsprogramme. Die für den OPC-Server relevanten Informationen (z.B. neuer Motorzustand) müssen dann zügig auf diesen übertragen werden können. Das Ziel ist: Der Inbetriebsetzer kann sehr schnell prüfen, ob seine Änderungen Erfolg hatten. Das spart unnötige Wartezeit und somit Kosten. Simatic Net setzt hier ein innovatives Verfahren ein, was selbst bei großen Projekten die Download-Zeit von neuen Informationen auf den OPC-Server minimiert. So benötigt beispielsweise ei­ne Übertragung in einem realisierten Kundenprojekt mit ca. 350.000 Automatisierungsinformationen (so genannte Items) auf den Simatic-Net-OPC-Server der Edition 2008 lediglich ca. 25 Sekunden. Sicherer Betrieb der Automatisierungsanlage Für den Betrieb seiner Anlage erwartet der An­wender leistungsfähige und performante Produkte. Bei den OPC-Serverprodukten betrifft dies vor allem die Schnelligkeit des Datenabgleichs der Automatisierungsdaten und das realisierbare Mengengerüst. Bei beiden Punkten hebt sich der Simatic-Net-OPC-Server deutlich vom derzeitigen Marktangebot ab. Für ihn ist es unerheblich, ob die Projekte nur eine geringe Anzahl an Automatisierungsinformationen besitzen oder die Anwender große standardisierte Projekte nutzen. Zusätzlich bringt diese Unterstützung von unterschiedlichen Men­gengerüsten, egal ob große oder kleine Automatisierungsprojekte, keinen negativen Einfluss auf die Performance des Datenabgleichs mit sich. Ein weiterer wichtiger Punkt während des Betriebs einer Automatisierungsanlage ist deren Verfügbarkeit. Diese ist die Voraussetzung dafür, dass der Anwender sich auf seine Kernkompetenzen wie die Herstellung seiner Produkte konzentrieren kann. Sichergestellt muss dies durch die jeweiligen zum Einsatz kommenden Automatisierungssysteme werden. Die erforderliche Verfügbarkeit der beschriebenen OPC-Server für industrielle Kommunikation wird durch ausführliche Funktions-, Kompatibilitäts- und Qualitätstests vom Hersteller vor deren jeweiliger Freigabe gewährleistet. Sollte es dennoch zu einer Störung in der Automatisierungsanlage kommen, muss die Ursache schnell gefunden und behoben werden können. Hier müssen ebenfalls alle Produkte, möglichst an zentraler Stelle, Informationen zur Verfügung stellen, die dies gewährleisten. Bei den Simatic-Net-OPC-Servern können dazu beispielsweise folgende Mechanismen genutzt werden: – Diagnose-Files, die aufgetretene wichtige Informationen enthalten (ähnlich eines Eventlogs in den Microsoft-Betriebssystemen) – der Diagnose-Client OPC Scout V10, der Informationen zur Verfügbarkeit verschiedener OPC-Server liefern kann Langer Lebenszyklus der Automatisierungsanlage Bei der Auswahl des geeigneten Herstellers von industriellen Komponenten muss die Lieferfähigkeit der Baugruppen und Unterstützung des Anwenders mit berücksichtigt werden. Kurze Lieferzeiten, einhergehend mit einem 24h-Support, ermöglichen dem Anwender Planungssicherheit und tragen zu einer hohen Anlagenverfügbarkeit auch bei notwendigen Erweiterungen bzw. Änderungen bei. Anlagen im industriellen Umfeld werden im Regelfall für sehr lange Laufzeiten geplant und gebaut. Dies betrifft so­mit auch die verwendete Automatisierungstechnik. Anwender erwarten, dass die Verfügbarkeit dieser Produkte sehr lange gesichert ist. Bei Simatic Net werden diese Anforderungen sowohl für Hardware- als auch Softwareprodukte laut Anbieter gewährleistet. Beispielsweise können Siemens-Kunden auch heute noch Softwareprodukte für ältere Betriebssysteme wie Windows NT bestellen bzw. bekommen Support dafür. Gleichzeitig wird mit einer weitreichenden Kompatibilität sichergestellt, dass später notwendige Umstiege erleichtert werden. Dabei kann der Kunde meist zwischen Software-Upgrades wählen, die eine Basisversion des Produktes voraussetzen, oder aber eine komplette, neue Version beziehen. Ferner tragen unabhängige Zertifizierungen dazu bei, dass dem Anwender die Auswahl der geeigneten Kommunikationsprodukte leichter fällt. Diese bestätigen die durch den Hersteller versprochene hohe Qualität. Bei den OPC-Produkten ist dies eine Zertifizierung, welche durch von der OPC Foundation zertifizierten Laboren vergeben wird. So tragen die Simatic-Net-OPC-Server seit Kurzem die höchste OPC-Zertifizierungsstufe und sind damit eines der weltweit ersten Produkte, welche diese \’Hürde\‘ genommen haben. Damit werden zur bisherigen hohen Produktqualität durch einen offiziellen \’Stempel\‘ die korrekte Umsetzung der Spezifikation, die Kompatibilität mit anderen Herstellern und eine hohe Anlagenverfügbarkeit bestätigt. Fazit Mit OPC hat der Kunde einen industriellen Kommunikationsstandard, der eine unabhängige und standardisierte Softwareschnittstelle im Automatisierungsumfeld anbietet. Dabei gilt es, bei der Auswahl gewisse Mindestanforderungen an das geeignete Produkte zu stellen, die beispielsweise eine rasche, komplikationsarme Inbetriebsetzung und hohe Anlagenverfügbarkeit sicherstellen. Als aktives Mitglied der OPC Foundation gestaltet Siemens die rasche und praxisgerechte Umsetzung innovativer Standards engagiert mit.