IBH Link UA - kompaktný OPC UA Server pre systémy S5 a S7  

Pod heslom Industry 4.0 sa vo svete priemyselnej automatizácie objavuje stále viac požiadaviek  na  nové informačné a komunikačné technológie. Aby ich bolo možné presadiť efektívne a rýchlo, je potrebné túto komplexnú úlohu riešiť modulárne a zároveň pomocou štandardných prostriedkov. Riešenie s názvom IBH Link UA spoločnosti IBHsoftec GmbH spája v jednom kompaktnom module komunikačné protokoly riadiacich systémov Simatic a nezávislý štandard OPC UA.

Komunikačný štandard OPC UA (Unified Architecture) sa presadzuje stále viac ako univerzálna komunikačná platforma priemyselnej automatizácie. Charakterizuje ju hlavne nezávislosť od  operačného systému, implementácia bezpečnostných prvkov a podpora doterajších štandardov OPC.Jedným z mnohých výrobcov automatizačnej techniky, ktorí implementujú OPC UA do svojich produktov je firma IBHsoftec, ktorá v ňom zároveň využila svoje dlhoročné skúsenosti v oblasti komunikačných technológií.

Komunikácia s riadiacimi systémami Simatic

Modul IBH Link UA dokáže komunikovať so systémami Simatic radu S5, S7-200, S7-300, S7-400, S7-1200, S7-1500 a vytvára pre tieto systémy štandardné OPC rozhranie. Pre spojenie so staršími typmi CPU bez ethernetu sa používajú komunikačné adaptéry IBH Link S7++ resp.  IBH Link S5++. Modul má štyri ethernetové porty, tri z nich sú určené pre pripojenie do siete riadiacich systémov a jeden pre pripojene k nadradenému informačnému systému. Na tomto porte je možné realizovať iba OPC spojenia. Medzi týmito dvomi komunikačnými úrovňami má modul IBH Link UA  integrovaný firewall, ktorého úlohou je zabrániť neoprávnenej manipulácii s riadiacimi systémami.

Projektovanie komunikácie

Projektovanie komunikácie je realizovateľné  viacerými prostriedkami:

• STEP7
• TIA Portal
• OPC Editor

Pre konfiguráciu pomocou STEP7 a TIA Portal firmy Siemens, nie je potrebné inštalovať špeciálny softvér. Premenné a ich atribúty napr. hraničné hodnoty sa definujú vo vývojovom prostredí a cez ethernet sú prenesené do modulu IBH Link UA. Preto je v komunikácii možné používať dátové štruktúry ako aj premenné so symbolický prístupom. V prípade využitia OPC editora je potrebné najprv načítať PLC projekt spolu so symbolickými informáciami, definovať atribúty premenných a tieto následne preniesť do modulu IBH Link UA. Tento postup je určený aj pre projektovanie komunikácie so systémami Simatic S5. V module IBH Link UA je takto možné použiť všetky tri spôsoby projektovania a všetky typy systémov S5 alebo S7 pripojiť k jedinému modulu.

Príklad projektovania v TIA Portal

Pri projektovaní modulu v TIA Portal je potrebné konfigurovať PC-Station, do pozície 1 vložiť OPC-Server (SW8.2) a do pozície 2 ethernetovú kartu (IE General SW8.2). Potom sa vytvorí S7 spojenie s riadiacim systémom a vo vlastnostiach OPC je možné jednoducho konfigurovať požadované premenné. Následne sa konfigurácia prenesie cez ethernet do modulu IBH Link UA, ktorý takto dostane popis spojenia k premenným. Potrebné údaje sú  pripravené pre pripojených OPC klientov.

OPC Data Access

Týmto pojmom (OPC DA)  sa označuje skupina štandardov a špecifikácií určených pre prenos aktuálnych údajov z PLC do zobrazovacích, vizualizačných systémov alebo informačných systémov. Modul IBH Link UA môže byť oslovovaný s požiadavkami od viacerých klientov a tým vytvára zdroj údajov pre rôzne OPC UA kompatibilné aplikácie ako sú SAP a ERP systémy.

Historické údaje

Súčasne s prístupom OPC DA, ktorý umožňuje prenos aktuálnych údajov, podporuje OPC Historical Data (OPC HDA) prenos už uložených historických údajov. Archivačné aplikácie alebo komplexné SCADA systémy majú tak k dispozícii štandardizovaný, normovaný prístup k archívnym údajom. Funkcia OPC HDA sa na module aktivuje jednoducho cez integrovaný web server. 

Bezpečnosť

Pre zvýšenie bezpečnosti prenosu disponuje modul systémom správy certifikátov, ktorý je rovnako prístupný cez web server. Komunikácia je možná iba  v prípade ak server aj klient majú pridelený platný certifikát od príslušného partnera. Využívajú sa tiež ďalšie mechanizmy definované organizáciou OPC Foundation, ktoré zahŕňajú autentifikáciu, kryptovanie a zabezpečenie integrity údajov digitálnym podpisom.

IBH Link UA podporuje úrovne:

None - žiadny bezpečnostná ochrana, najrýchlejší prenos údajov

Sign  -  správy sú vybavené podpisom

SignAndEncrypt -  správy sú kryptované a vybavené podpisom

OPC klient

Veľkou výhodou riešenia firmy IBHsoftec je, že okrem servera je v module IBH Link UA  implementovaný zároveň OPC UA klient, ktorý umožňuje výmenu údajov s inými riadiacimi systémami alebo zariadeniami so serverom OPC UA od rôznych výrobcov.

Niekoľko príkladov využitia OPC klienta v praxi:

Komunikácia medzi systémami S7 a inými typmi PLC.
Riadiaci systém S7 môže komunikovať priamo s integrovaným OPC UA serverom iného riadiaceho systému napr. Beckhoff, Bosch a podobne. Spojenie je realizované pomocou komunikačných funkcií, ktoré programátor volá priamo v S7 programe PLC.

Komunikácia s PLC a zariadeniami s integrovanými OPC serverami.
Na trh prichádza stále viac zariadení a senzorov s integrovanými OPC UA serverami. Funkcia klienta dovoľuje jednoduchú výmenu údajov s týmito zariadeniami.

Kontrola komunikácie

Pri využití OPC klienta dokáže riadiaci systém kontrolovať dátové spojenie. Každý server má podľa špecifikácie OPC UA k dispozícii premennú ‘CurrentTime‘, pomocou ktorej vyhodnocuje platnosť čítaných hodnôt z riadiaceho systému. V prípade poruchy sa mení hodnota premennej označujúca komunikačný status a riadiaci systém má možnosť reagovať na vzniknutú situáciu.

Záver

IBH Link UA je vybavený množstvom funkcií, takže sa dá sa prirovnať k „švajčiarskemu nožu“ v oblasti OPC UA komunikácie. Je pripravený realizovať rôzne komunikačné úlohy v oblasti priemyselnej komunikácie  či sa jedná o zber výrobných údajov, vizualizáciu alebo o výmenu dát na úrovni riadiacich systémov.

ControlSystem, s.r.o.