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Industrielle Automation 4/2015

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Industrielle Automation 4/2015

Neue Dimensionen im

Neue Dimensionen im Datenaustausch Wie Sie S5- und S7-Steuerungen in die Welt der OPC Unified Architecture intergrieren Rolf Kiefer Open Platform Communications Unified Architecture, kurz OPC UA, ist heute der Standard zur herstellerunabhängigen Kommunikation in der Automatisierungstechnik. Er gewinnt zunehmend an Bedeutung, wenn es darum geht, Maschinendaten von Steuerungen an übergeordnete Systeme zu übergeben. Wie aber kann man Prozessdaten aus Siemens- Simatic-Steuerungen auslesen und in die OPC UA-Kommunikation einbinden? Die Lösung dazu ist der OPC UA Server von IBH Softec. 01 Der IBH Link UA ist ein kompaktes Gerät zur Hutschienenmontage und verfügt über drei Ethernet-Ports für die Maschinenebene und einen Ethernet Port für die Leitebene OPC UA hat sich in kurzer Zeit als zukunftsweisender Kommunikationsstandard in der Industrieautomatisierung erwiesen. Denn mit OPC UA wird die Industrie 4.0–Anforderung nach Unabhängigkeit von der Hersteller-, Branchen- und Betriebssystemkommunikation erfüllt. Da OPC UA nicht nur Maschinendaten, also Dipl.-Ing. Rolf Kiefer ist Geschäftsführer der IBHsoftec GmbH in Beerfelden Prozesswerte und Messwerte übertragen, sondern sie auch semantisch beschreiben kann, gewinnt OPC UA eine immer größere Bedeutung, wenn es darum geht, Maschinendaten von Steuerungen an übergeordnete Systeme zu übergeben. Wie aber kann man nun Prozessdaten aus Siemens- Simatic-Steuerungen auslesen und in die OPC UA-Kommunikation einbinden? Die Lösung dazu ist der IBH Link UA. Siemens-Steuerungen der Step5- und Step7-Reihe sind standardmäßig nicht mit OPC-Schnittstellen ausgerüstet. Die Anbindung gelingt mit dem IBH Link UA. Er fungiert als OPC UA Server/Client-Baugruppe mit Firewall und eignet sich zur Anbindung von Steuerungen der Simatic-Reihe S5, S7- 200, S7-300, S7-400, S7-1200 und S7-1500 in die OPC UA-Kommunikation. Dabei handelt es sich um ein kompaktes Gerät zur Hutschienenmontage mit vier Ethernet Ports und einer 24 V-Stromversorgung. Er wird mit dem Original Siemens Step7-Tool oder dem TIA Portal konfiguriert, sodass keine spezielle Software auf dem Programmiergerät installiert werden muss. Die Variablen- 22 INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2015

INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION definitionen werden von der Programmiersoftware in den IBH Link UA über Ethernet übertragen. Die Definition der Variablenattribute (z. B. Schreibschutz oder Grenzwerte) erfolgt direkt im SPS-Projekt. Somit ist somit ein symbolischer Zugriff auf Variablen und Datenbaustein-Strukturen mög - lich. Im SPS-Programm kann man direkt SPS-Client-Funktionen aufrufen. Dies ermöglicht der SPS mit Steuerungen anderer Hersteller über OPC UA zu kommunizieren. Funktionsweise und Projektierung Bei der Projektierung geht man folgendermaßen vor: 1. Zunächst legt der Anwender eine PC- Station an. 2. Auf dem Steckplatz 1 wird der OPC- Server (SW8.2) eingefügt. 3. Auf Steckplatz 2 wird nun noch die Ethernet-Anschaltung (IE Allgemein SW8.2) eingefügt . 4. Nun kann die S7-Verbindung zu den jeweiligen Steuerungen hergestellt werden. 5. In den Eigenschaften des OPC Servers lassen sich jetzt sehr einfach die Variablen konfigurieren. 6. Anschließend transferiert man über Ethernet noch die Konfiguration in den IBH Link UA. Dieser kennt dann unmittelbar die Zugriffswege zu den Steuerungen und stellt den OPC-Clients die gewünschten Variablen zur Verfügung. Kommunikation mit den Steuerungen Der IBH Link UA besitzt drei Ethernet Ports für die Maschinenebene und einen Ethernet Port für die Leitebene – nur über Letzeres sind OPC-Zugriffe möglich. Die integrierte Firewall zwischen den beiden Ebenen verhindert mögliche Manipulation aus der Leitebene. Die Konfiguration der Ports erfolgt über einen gewöhnlichen Webbrowser. Die Kommunikation mit den Steuerungen erfolgt über TCP/IP. Besitzt eine Steuerung keinen Ethernet-Anschluss, kommen die Kommunikationsadapter IBH Link S7++ oder IBH Link S5++ zum Einsatz. OPC Data Access – Zugriff auf Daten in Echtzeit OPC Data Access, auch als OPC DA bekannt, ist eine Gruppe von Standards, die Spezifikationen für die Übermittlung von OPC UA Server für S5- und S7-Steuerungen Der OPC UA Server erlaubt die komfortable Anbindung an MES-, ERP- und SAP-Systeme sowie Visualisierungen. Die Merkmale und Vorteile sind unter anderem: n OPC UA Client für S7-Steuerungen zur Anbindung von Fremdsystemen n vier Ethernet Ports mit Firewall --> saubere Trennung der Prozessund Leitebene n skalierbare Sicherheitsstufen durch Austausch digital signierter Zertifikate n S7-Steuerungen über S7 TCP/IP oder IBH Link S7++ ansprechbar n S5-Steuerungen schnell über IBH Link S5++ ansprechbar n komfortable Konfiguration mit dem IBH OPC Editor, Siemens Step7 o. dem TIA Portal n gleichzeitiges Verarbeiten von bis zu 31 Projekten n Administration per Webbrowser Echtzeit-Daten von datenbearbeitenden Geräten wie PLCs zu Anzeige- und Interface-Geräten wie Human-Machine-Interfaces (HMI) anbietet. Der IBH Link UA kann von mehreren OPC UA-Clients angesprochen werden. Damit steht eine Datenquelle von beliebigen OPC UA konformen Anwendungen, zum Beispiel SAP-, MES- und ERP- Systemen zur Verfügung. Historische Daten Während OPC Data Access Zugriff auf Daten in Echtzeit ermöglicht, unterstützt OPC Historical Data Access (OPC HDA) den Zugriff auf bereits gespeicherte Daten. Von einfachen Datalogging-Systemen bis zu komplexen Scada-Systemen können historische Daten auf genormte Weise abgefragt werden. Die Aktivierung der historischen Daten erfolgt über die Weboberfläche Sichere Kommunikation Der IBH Link UA verfügt über eine Zertifikatsverwaltung zur sicheren Kommunikation. Dazu wird eine entsprechende Softwareoberfläche geliefert, die in jedem beliebigen Webbrowser dargestellt werden kann. In dieser werden die Konfiguration der Sicherheitsstufen und die Verwaltung der Zertifikate vorgenommen. Hierbei wird auf den von der OPC Foundation definierten Mechanismen aufgesetzt. OPC UA Security beinhaltet Authentifizierung und Autorisierung, Verschlüsselung und Datenintegrität durch Signieren. Damit kann die Steuerung vor dem unkontrollierten Zugriff über ein übergeordnetes System geschützt werden. Austausch von Zertifikaten Eine weitere Sicherheitsstufe von OPC UA besteht in dem Austausch von Zertifikaten. Eine Kommunikation ist erst dann möglich, wenn sowohl Server als auch Client ein gültiges Zertifikat vom jeweiligen Partner zugewiesen wurde. OPC Client – Funktionen und Vorteile Der Vorteil der neuen Lösung von IBH- Softec ist, dass es sich um eine Server-/ Client-Baugruppe handelt. Durch die OPC- Client-Funktion wird auch der Datenaustausch von Steuerungen untereinander möglich: zum Beispiel von der Siemens- Steuerung mit einer Beckhoff- oder Bosch- Steuerung mit integriertem OPC-Server. Dazu kann der Programmierer im SPS- Programm direkt SPS-Client-Funktionen aufrufen und somit aktiv vom SPS-Programm aus Variablen austauschen. Die erforderliche Kommunikation mit dem IBH Link UA erfolgt über Put/Get-Funktionen. Dem Anwender stehen entsprechende Handling-Bausteine im AWL-Quellcode zur Verfügung. In dem Gateway kann optional eine Micro SD Speicherkarte verwendet werden, auf der sich Daten lokal zwischenspeichern lassen. Im Fall eines Gerätetauschs bietet sie den Vorteil der schnelleren Neukonfiguration. Ein weiterer wichtiger Aspekt des kompakten Geräts ist, dass es sich um eine eigenständige Baugruppe handelt und somit kein Windows-PC benötigt wird. www.ibhsoftec.com INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2015 23

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