zum Login

Stories

16. November 2010

Up to date mit OPC

Die OPC-Schnittstelle ist heute weit verbreitet und erfüllt die industriellen Anforderungen nach durchgängigem Zugriff auf aktuelle Automatisierungsdaten. Gleichzeitig lässt sie den Herstellern von Produkten genügend konstruktiven Freiraum, um dem Kunden wichtigen Mehrwert zu bieten. Denn nicht nur einfacher und durchgängiger Zugriff auf Automatisierungsdaten, sondern auch verständliche Informa­tionen für praxisgerechtes Bedienen und Beobachten einer Anlage sind wichtige Voraussetzungen für die Verfügbarkeit einer industriellen Anlage.

Mit der Entwicklung von OPC (Openness, Productivity and Collaboration) wurde ein Kommunikationsstandard geschaffen. Ziel war es, mit durchgängigen Produktsystemen die zunehmende Integration verschiedenster Maschinen und Steuerungen kontrollierbar zu halten. Der Standard definiert eine herstellerübergreifende Schnittstelle, die es ermöglicht, selbst hoch komplexe Verbünde aus Teilnehmern im Automatisierungsnetz und Systemen verschiedener Hersteller zu betreiben. Da keine herstellerspezifischen Mechanismen „unter einen Hut“ gebracht werden müssen, wird der Aufwand für den Anwender deutlich reduziert. Nicht mehr die Frage, ob eine Anlage realisierbar ist, steht im Vordergrund, sondern die individuell optimale Anlagenkonstellation.


OPC und OPC UA
Heute bietet der Markt eine Vielzahl von Produkten auf Basis des klassischen OPC-Standards. Und auch der OPC-UA-Standard findet mittlerweile breite Anwendung. Bei Letztgenanntem handelt es sich um die konsequente Weiterentwicklung des klassischen OPC, der zugleich Bekanntes bietet, wie Alarmmeldungen oder Datenänderungen. Der Mehrwert und somit der zusätzliche Kundennutzen der jüngsten Spezifikation liegt beispielsweise in der Plattformunabhängigkeit oder der einfachen Absicherung der OPC-Client-Server-Kommunikation. Eine sanfte Migration ist möglich, indem der Anwender sich für ein Produkt entscheidet, welches beide Interfaces anbietet, wie der Simatic-Net-OPC-Server von Siemens. Solche OPC-Server machen es möglich, viele verschiedene Informationen aus dem Automatisierungssystem abzurufen. Dabei ist es nicht relevant, ob die Kommunikation zwischen OPC-Client und -Server über klassisches OPC oder OPC UA erfolgt.


Wichtige Anlagendaten und ihre Darstellungs-/Analyseformen
Die wichtigsten Rückmeldungen für den Bediener der Anlagen sind allgemeine Zustandsdaten und gegebenenfalls Meldungen zu kritischen Zuständen in der Anlage. Zustandsdaten werden in der Spezifikation mit Data Access, kurz OPC DA, bezeichnet. Meldungen zu kritischen Zuständen in der Anlage, wie eine zu hohe Temperatur, sind im Standard als Alarme spezifiziert, kurz OPC A&E (Alarms and Events). Sie bekommen eine zentrale Bedeutung, wenn es darum geht, Störungen in der Anlage schnell und zügig zu beheben. Denn die hohe Verfügbarkeit des Automatisierungssystems ist eine elementare Forderung des Anwenders. Im Fall einer Störung in dem Automatisierungssystem werden aber nicht nur simple Alarme benötigt. Ein Alarm muss die notwendigen Informationen enthalten, damit schnell reagiert werden kann.

Die Simatic-Net-OPC-Server bieten in diesem Zusammenhang die Funktionalität projektierbarer Alarmmeldungen an und unterstützen somit den Anwender aktiv bei der schnellen Fehlerfindung und -beseitigung. Während der Inbetriebnahme wird im Automatisierungsprogramm festgelegt, welche Alarmmeldungen benötigt bzw. generiert werden können. Jeder Alarm erhält dann eine definierte Standardnummer, zum Beispiel „Alarm259“. Um die Aussagekraft zu erhöhen, kann zusätzlich frei nach Kundenwünschen und Anwendungsfall dem Alarm beispielsweise die Meldung „Kesseltemperatur hat 60 °C überschritten“ zugeordnet werden. Dafür wird im Projektierungsprogramm der Meldetext der Alarmnummer zugewiesen.

Anschließend werden diese Informationen an den OPC-Server übertragen. Dieser übersetzt während des Anlagenbetriebs die aus dem Automatisierungssystem gemeldeten Alarmnummern in verständliche Meldungen und leitet sie an das Bedien- und Beobachtungssystem weiter.
Insbesondere bei großen Anlagen ist es wichtig, dass das Bedienpersonal unmittelbar darüber informiert ist, wo eine Störung aufgetreten ist, oder es gegebenenfalls zu einer solchen kommen kann. Für diese Kundenanforderung ist es möglich, der Alarmmeldung zusätzlich noch einen sogenannten Parameter „Source“ anzufügen. Mit diesem erhält der Kunde ferner die Option, den genauen Auslöseort des Alarms in der Anlage mitzugeben, zum Beispiel „Anlage 1/Kessel 2“. Zusammengefasst wüsste das Anlagenpersonal in den genannten Beispielen, dass die Kesseltemperatur 60 °C überschritten hat und dass dies Anlage 1/Kessel 2 betrifft. Damit kann auf der Basis eines gesetzten Zustandswerts (OPC Data Access) frühzeitig reagiert werden. In dem Beispiel würde ein Ventil geöffnet, um die Temperatur wieder abzusenken, der Alarm im Bedien- und Beobachtungssystem als erledigt gekennzeichnet und somit das weitere Ansteigen der Temperatur und eine Störung der Anlage verhindert.

Für den durchgängigen Informationsfluss ist ein OPC-Server (Informationsquelle) und ein OPC-Client erforderlich. Der OPC-Client (Bedien- und Beobachtungssystem des Anlagenpersonals) muss dabei unter anderem auch dafür sorgen, dass die Alarme in der richtigen Reihenfolge angezeigt werden. Das geschieht im OPC-Client über die Auswertung der Zeitstempel, die den Alarmen vom OPC-Server mitgegeben werden. Dies ist besonders dann wichtig, wenn es zu vielen Meldungen kommt und es somit passieren kann, dass sich Meldungen auf dem Weg vom OPC-Server zum OPC-Client überholen oder gegebenenfalls wiederholt werden müssen, da es auf der Übertragungsstrecke zu Problemen kam. Sollte diese Auswertung im OPC-Client nicht erfolgen, würde ein Client lediglich die Meldungen in der Reihenfolge anzeigen, wie sie bei ihm eintreffen. Die Folge wäre: Der Anwender könnte sich bei der Identifikation der Störungsursache nicht darauf verlassen, dass die Reihenfolge der angezeigten Alarme der Reihenfolge der ausgelösten Alarme in dem Automatisierungssystem entspricht.

Die Basis für die Auswerte- und Anzeigemöglichkeiten bildet der OPC-Server. Dabei spielen große Mengengerüste und die notwendige Performance eine wichtige Rolle. Der Simatic-Net-OPC-Server, der diese beiden Anforderungen erfüllt, kann zum Beispiel bis zu 5 000 Alarme mit den zugehörigen Meldetexten verarbeiten. Bei der Definition der Meldetexte hat der Anwender zudem die Möglichkeit, mit bis zu 256 Zeichen pro Meldetext eindeutige Informationen zu hinterlegen.

Bei der Auswahl des geeigneten OPC-Server-Produkts ist es ratsam, dass der Anwender auf die Einhaltung der umgesetzten OPC-Spezifikation achtet. Darüber wachen unabhängige Zertifizierungsstellen, welche die durch den Hersteller angegebene Qualität bestätigen. Das Ziel ist, die Interoperabilität mit anderen Herstellern sicherzustellen. Die Zertifizierungsstellen für OPC-Produkte sind unabhängige, von der OPC Foundation akkreditierte Labore. Die Simatic-Net-OPC-Server haben in einer solchen die höchste Zertifizierungsstufe erlangt. Eine Übersicht der zertifizierten Produkte mit entsprechenden Versionskennzeichnungen finden Interessierte auf der Webseite der OPC Foundation unter „Lab Certified Products“ (http://www.opcfoundation.org/Default.aspx/CertifiedProducts.asp?MID=Products)


Fazit
Mit OPC steht dem Kunden ein industrieller Kommunikationsstandard zur Verfügung, der eine unabhängige und standardisierte Software-Schnittstelle im Automatisierungsumfeld anbietet. Wichtig bei der Wahl geeigneter Produkte ist, dass diese die Mindestanforderungen erfüllen, das heißt, sie müssen eine schnelle und zielgerichtete Fehlerfindung im Problemfall ermöglichen bzw. Störungen im Vorfeld vermeiden und somit zu einer hohen Anlagenverfügbarkeit beitragen. Als aktives Mitglied der OPC Foundation engagiert sich Siemens auch weiterhin für eine rasche und praxisgerechte Umsetzung innovativer Standards.

René Bernhard
René Bernhard ist Produktmanager Industrial Communication in der Business Unit Sensors and Communication in der Division Industry Automation des Siemens-Sektors Industry in Nürnberg.

Weitere Informationen unter www.siemens.de/simatic-net.

Beitrag als PDF downloaden

>>> Kommentar schreiben
>>> zur Comment Area