OPC Unified Architecture

OPC Unified Architecture (kurz OPC UA) ist die neueste OPC Spezifikation der OPC Foundation und unterscheidet sich erheblich von ihren Vorgängern (DA, A&E, HDA, Commands, Complex Data). OPC UA schafft einen neuen Standard, der vollständig auf einer service-orientierten Architektur basiert.

Einer der Gründe für eine neue OPC Architektur ist die Abkündigung von Microsoft der Komponentenschnittstelle COM. Die bisherige Bindung von OPC an COM/DCOM wurde durch einen eigenen Kommunikationsstack ersetzt.

Welche Funktionalität vom WinCC OA OPC UA Client bzw. Server unterstützt wird, entnehmen Sie dem Kapitel Unterstützte OPC UA Profile.

Vorteile von OPC UA

  • Neueste Spezifikation (aufgeteilt auf 11 Spezifikationen).

  • Fasst OPC DA, A&E, HDA und Commands zu einem neuen Standard zusammen.

  • Plattformunabhängigkeit, damit erstmals auch auf Linux verfügbar.

  • Redundanz-Unterstützung.

  • Skalierbarkeit (eingebundene Devices, Source vorhanden).

  • Schnelligkeit (im Vergleich zu Webservices).

  • Sicherheit (Sicherheitsmodell als fixer Bestandteil).

  • Service-orientierte Architektur (SOA, Request <-> Response).

  • Konfigurierbare Timeouts für jeden Service.

  • Datenaustausch erfolgt über Messages.

  • Messages mit großen Datenmengen sind in mehrere Messages aufteilbar.

  • Server unterstützen Profile (DA und/oder AE).

  • Client kann abfragen, welche Profile der Server unterstützt.

  • Heartbeat zur Verbindungsüberwachung in beide Richtungen, d.h. sowohl Server als auch Client erkennen Unterbrechungen.

  • Buffering von Daten und Quittierungen von übertragenen Daten. Verbindungsunterbrechungen führen nicht mehr zu Datenverlust. Verlorene Daten können erneut angefordert werden.

  • Server merkt sich gesendete Daten (Zeit konfigurierbar).

ACHTUNG:

Bei der Verwendung von OPC UA sind die bestehenden Einschränkungen und Hinweise zu beachten!

Architektur und Verbindungsaufbau (-ablauf)

Architektur OPC UA Server

Der Server akzeptiert gleichzeitige Verbindungen zu mehreren Clients.

Architektur OPC UA Client

Verbindungsaufbau und Ablauf

Beim Treiberstart werden die Server, zu denen eine Verbindung aufgebaut werden soll, aus der WinCC OA Konfigurationsdatei ausgelesen. Zugleich wird vom Client der erste Verbindungsversuch zu allen aktiven Servern gestartet. Bei einem Fehlschlag wird ein erneuter Verbindungsversuch nach Ablauf der Zeit, die im Client-Parametrierpanel in der Einstellung Reconnect Timer eingetragen wurde, gestartet.

Sobald die Verbindung zum Server hergestellt wurde, ist das Browsen nach Items möglich. Eine Auswahl des Knotens (Node), von dem die Daten empfangen bzw. an welchen die Daten gesendet werden sollen, ist vor dem Browsen möglich.

Nach der Definition einer Peripherieadresse legt der Treiber die angegebene Subscription an und fügt dieser Subscription ihre Monitored Items hinzu. Jede Subscription enthält eine Anzahl ihrer Monitored Items. Ab diesem Zeitpunkt ist es möglich, Daten von den Monitored Items zu empfangen.

Eine Generalabfrage kann sowohl auf alle Server, auf einem Server oder nur auf eine Subscription durchgeführt werden (siehe Datenaustausch).

Der Client ist in der Lage sich zu mehreren Servern gleichzeitig zu verbinden (ausschließlich UA Native Binary wird unterstützt). Wir empfehlen, dass Sie nicht mehr als 50 Server mit einem Client verbinden. Starten Sie zusätzliche Clients für den Fall, dass mehrere Server benötigt werden.

Parametrierung in WinCC OA

OPC UA Server

Alle Daten, auf die über OPC UA zugegriffen werden soll, müssen innerhalb von Datenpunktgruppen definiert werden. Die Zuweisung der Datenpunktelemente = "Items" erfolgt über die Datenpunktgruppen OPCUARead (lesbar), OPCUAWrite (lesbar und schreibbar), OPCUAAlarm (Alarme) und OPCUAHARead (History Access). Für weitere Informationen siehe Zugriff auf WinCC OA Daten.

Einstellungen für den WinCC OA OPC UA Server erfolgen in der WinCC OA Konfigurationsdatei in der Sektion [opcuasrv], wenn der Eintrag für alle WinCC OA OPC UA Server gilt bzw. in der Sektion [opcuasrv_x], wenn der Eintrag für einen bestimmten WinCC OA OPC UA Server gilt (x steht für die Managernummer) - siehe Mögliche Config-Einträge des OPC UA Servers. Informationen für den WinCC OA OPC UA Server werden im internen Datenpunkt vom Typ _OPCUAPvssServer gespeichert (siehe Interne Datenpunkte des OPC UA Servers).

OPC UA Client

Parametriereinstellungen für den WinCC OA OPC UA Client erfolgen im Panel für die Parametrierung der Server, wo für jede Verbindung vom Client zu einem Server individuell die Parameter einstellbar sind und im internen Verbindungsdatenpunkt vom Typ _OPCUAServer abgelegt werden.

Die Parametrierung einer Subscription erfolgt im Panel zur Parametrierung der Subscription.

Statische Einstellungen für den WinCC OA OPC UA Client werden in der Config-Datei in der Sektion [opcua] bzw. [opcua_x] definiert (siehe Mögliche Config-Einträge des OPC UA Clients).

Kapitelübersicht

Kapitel Beschreibung
Grundlagen OPC Unified Architecture Grundlegende Informationen zur OPC Unified Architecture - Vorteile der neuen Architektur, Verbindungsaufbau (-ablauf) und Parametrierung des WinCC OA OPC UA Clients sowie des Servers.
Voraussetzungen und Installation Voraussetzungen für den Einsatz des WinCC OA OPC UA Clients und Servers und deren Installation.
Aufnahme der Kommunikation zwischen OPC UA Client und Server Beschreibung der erforderlichen Schritte für den Aufbau einer Kommunikation zwischen WinCC OA OPC UA Client und Server.
OPC UA Server
Grundlagen OPC UA Server Grundlegende Informationen zum OPC UA Server.
Zugriff auf WinCC OA Daten
OPC UA Server Datenpunktgruppen Informationen zu den Datenpunktgruppen OPCUARead, OPCUAWrite, OPCUAAlarm und zum Ablauf des Datenzugriffs.
OPC UA Server CNS Beschreibung von OPC UA CNS zur Definition des Server-Adressraums.
Datenaustausch Informationen zur Zuordnung der OPC UA Attribute zu WinCC OA Attributen und der Zuordnung von OPC UA Datentypen zu WinCC OA Datentypen.
Sicherheit
Benutzer-Authentifizierung Informationen zur Benutzer-Authentifizierung über unterschiedliche Sicherheitsprofile.
Sicherheitseinstellungen Informationen zur Sicherheitsstrategie und zum Nachrichten-Sicherheitsmodell.
Alarme und Zustände Beschreibung der OPC UA Alarms & Conditions (A&C) Funktionalität des WinCC OA OPC UA Servers.
Historical Access Beschreibung der OPC UA Historical Access Funktionalität des WinCC OA OPC UA Servers.
Mögliche Config-Einträge des OPC UA Servers Beschreibung der möglichen Config-Einträge des WinCC OA OPC UA Servers.
Interne Datenpunkte des OPC UA Servers Beschreibung der internen Datenpunkttypen und Datenpunktelemente des WinCC OA OPC UA Servers.
Redundanz Informationen zur WinCC OA Redundanz und OPC UA Server-Redundanz.
OPC UA Client
Parametrierung der Server Beschreibung des Panels zur Parametrierung der OPC UA Server am Client.
Parametrierung einer Subscription Beschreibung des Panels zur Parametrierung einer Subscription.
Definition der Peripherieadresse des OPC UA Treibers Informationen zur Definition einer Peripherieadresse des OPC UA Clients.
Browsen nach Items Beschreibung des Panels zum Browsen nach Monitored Items im OPC UA Adressraum.
OPC UA Discovery Beschreibung zur Nutzung von Server-Discovery.
Sicherheit Informationen zu den Sicherheitseinstellungen am WinCC OA OPC UA Client.
Datenaustausch Allgemeine Informationen zum Datenaustausch (Monitored Items) mithilfe von Subscriptions, Zuordnung von WinCC OA Attributen zu OPC UA Attributen und Informationen zur Generalabfrage.
Puffern bei Verbindungsverlust Beschreibung zur Verwendung von gepufferten Daten..
OPC UA Statuscodes Auflistung der OPC UA Statuscodes, die auf WinCC OA Userbits abzubilden sind.
Alarme und Ereignisse Beschreibung der OPC UA Alarms & Conditions (A&C) Funktionalität des WinCC OA OPC UA Clients.
Historical Access Beschreibung der OPC UA Historical Access Funktionalität des WinCC OA OPC UA Clients.
Mögliche Config-Einträge des OPC UA Clients Beschreibung der möglichen Config-Einträge des WinCC OA OPC UA Clients.
Debug-Flags des OPC UA Clients Beschreibung der Debug-Flags des WinCC OA OPC UA Clients.
Interne Datenpunkte des OPC UA Clients Beschreibung der internen Datenpunkttypen und Datenpunktelemente des WinCC OA OPC UA Clients.
Redundanz Informationen zur Client-Redundanz.
Zertifikate Erstellung, Verwaltung, Verwendung und Formate von Zertifikaten.
Hinweise und Einschränkungen Hinweise und Einschränkungen bei der Verwendung des OPC UA Clients und Servers.
Unterstützte OPC UA Profile Auflistung der unterstützten OPC UA Profile.
Glossar Beschreibung der verwendeten Begriffe und Abkürzungen im Zusammenhang mit OPC UA.