Software-Schnittstelle beschreibt Daten semantisch OPC UA vereinfacht das Engineering

Ein Leitsystem auf Basis von OPC UA
Ein Leitsystem auf Basis von OPC UA

Der Software-Schnittstellen-Standard OPC UA macht Daten zwischen allen Systemen innerhalb eines Unternehmens verfügbar. Zudem verringert er unter bestimmten Voraussetzungen den Engineering-Aufwand bei der Kopplung der Steuerung mit den Visualisierungs-, Leit- und Datenmanagement-Systemen erheblich.

OPC Classic, früher auch als »OLE for Process Control« bezeichnet, hat sich vor knapp 20 Jahren in kurzer Zeit am Markt etabliert. Dies unter anderem, weil der Standard sowohl Anwendern als auch Steuerungs- und Visualisierungs-Herstellern erhebliche Vorteile eröffnete. OPC UA ist als Nachfolgetechnologie am Markt verfügbar, aus der sich weiterer Nutzen ergibt.

Teil von OPC Classic ist der OPC-DA-Standard, dessen Variablenzugriff die damalige Treiber-Landschaft erstmals auf einen Treiber reduzierte. Darüber hinaus optimierte das optionale Browser-Interface den Engineering-Prozess. Statt Excel-Listen zu generieren, zu editieren und wieder zu importieren, ließen sich jetzt alle Variablen-Informationen direkt aus dem OPC-Server auslesen. Die Nachfolge-Technologie OPC UA bietet ebenfalls Basisdienste zum Auslesen des Namensraums. Doch im OPC-UA-Server lassen sich nicht nur Variablennamen mit dem Variablentyp darstellen, sondern viele verschiedene Objekte mit beliebigen Informationen. Das Objekt-Modell von OPC UA stellt neben Namen und Werten weitere Attribute, Methoden und Events zur Verfügung. Auf dieser Basis werden dann Funktionen wie historische Daten oder Alarme definiert.

Die Client-Systeme des OPC-UA-Standards können somit über das im OPC-UA-Server abgebildete unterlagerte System deutlich mehr Informationen bekommen, wenn über Profile Festlegungen zur Semantik definiert werden. Damit dies herstellerübergreifend funktioniert, sind in den vergangenen Jahren zahlreiche Profile entstanden, die je nach Anwendungsfall eigene Adressierungsmodelle standardisiert haben. Als Beispiel sei das PLCopen-Profil genannt, das eine gemeinsame Arbeitsgruppe aus den Mitgliedern der PLCopen und der OPC Foundation vor mehr als drei Jahren erarbeitet hat. Das PLCopen-Profil wird schon heute vielfach eingesetzt und derzeit um weitere Anwendungsfälle ergänzt. Sein Adressierungsmodell nutzt neben den Variablen mit den zugehörigen Werten auch die Möglichkeit, zusätzliche IEC-61131-Objekte mit so genannten Metadaten abzubilden.

Metadaten stellen weitere Informationen bereit, um die Semantik von Objekten zu beschreiben. Zu den neuen Objekten gehören die IEC-61131-Ressource, die definierten Tasks sowie die Programm-/Bausteintypen. Ferner lassen sich Variablen vom IEC-61131-Typ STRUCT als einzelnes Objekt mit der Complex-Data-Definition auslesen. Zu einer Struktur liegt im OPC-Namensraum dann ebenfalls die Typ-Definition der Struktur mit ihren elementaren Datentypen vor.

Direkte Implementierung in die Steuerung

Ein Beispiel zeigt die »Waterworx«-Bibliothek von Phoenix Contact. Die für die Engineering-Software »PC Worx« entstandene Prozess-Bibliothek unterstützt die Automatisierung von Wasser- und Abwasserbetrieben. In die Erstellung der Bausteine und der entsprechenden Hilfstexte ist das praktische Wissen von Betreibern und Planern der Branche eingeflossen. Mit den Bausteinen können die Klär- und Wasserwerks-Mitarbeiter auch seltene Tätigkeiten wie das Nachpflegen von Messstellen im Programm, die Optimierung von Verfahrensabläufen oder die Diagnose im Störungsfall leicht umsetzen. Systemintegratoren eröffnet die »Waterworx«-Bibliothek zudem die Chance, auf getestete Bausteine zurückzugreifen und so ihren Engineering-Aufwand zu verringern.

Der OPC-UA-Server für »PC Worx« bildet alle Variablen der mit dem Engineering-Tool programmierten Steuerung – also auch die Variablen der »Waterworx«-Applikation – gemäß dem PLCopen-Adressierungsschema ab. Er läuft im PC, ist aber so konzipiert, dass er sich künftig direkt in bestimmte Steuerungen von Phoenix Contact implementieren lässt. Passend zu den »Waterworx«-Bausteinen und der Abbildung über den OPC-UA-Server für »PC Worx« befinden sich entsprechende Visualisierungs-Objekte für die HMI/SCADA-Software »atvise« von Certec EDV in der Entwicklung. Die in der Wasserver- und Abwasserentsorgung weit verbreitete Visualisierungs-Lösung, die ausschließlich auf Web-Techniken beruht, bietet eine tiefe OPC-UA-Integration.