IBH Link UA: Ein Tool - viele Funktionen
Unter dem Schlagwort Industrie 4.0 halten immer mehr neue Kommunikations- und Informationstechnologien Einzug in die Industrieautomatisierung. Um diese Anforderungen effizient und möglichst schnell umsetzen zu können, muss versucht werden, die hohe Komplexität durch Modularisierungen und Standardisierungen zu reduzieren. In diesem Zusammenhang hat sich OPC UA zum passenden Kommunikationsstandard entwickelt.
Bild: IBHsoftec Gesellschaft fürUnzählige Siemens-Steuerungen verrichten überall auf der Welt jeden Tag zuverlässig ihren Dienst. Eine Modernisierung vieler Systeme bedeutet jedoch einen erheblichen Aufwand.
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Daten aus SimaticSteuerungen
Wie aber kann man Prozessdaten aus Siemens-Simatic-Steuerungen auslesen und in die OPC-UA-Kommunikation einbinden? Die Lösung dazu ist der IBH Link UA. Da Siemens-Steuerungen der S5- und S7-Reihe standardmäßig nicht mit OPC-Schnittstellen ausgerüstet sind, gelingt die Anbindung mit dem IBH Link UA. Der IBH Link UA ist eine OPC-UA- Server/Client-Baugruppe mit Firewall, mit dessen Hilfe Siemens-SPSen der Reihen Simatic S5, S7-300, S7-400, S7-1200, S7-1500 über OPC UA kommunizieren können. Bei IBH Link UA handelt es sich um ein kompaktes Gerät zur Hutschienenmontage mit vier Ethernet Ports und einer 24V-Stromversorgung. Der IBH Link UA besitzt drei Ethernet Ports für die Maschinenebene und einen Ethernet Port für die Leitebene. Auf der Leitebene sind nur OPC-Zugriffe möglich. Es ist eine Firewall zwischen den beiden Ebenen integriert. Das Gerät besitzt eine Zertifikatsverwaltung zur sicheren Kommunikation. Die Konfiguration der Sicherheitsstufen und die Verwaltung der Zertifikate erfolgt komfortabel über einen Webbrowser.
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Wie benutzt man den IBH Link UA?
Der IBH Link UA wird mit dem frei verfügbaren IBH OPC Editor, dem original Siemens Step7 oder dem TIA Portal konfiguriert. Es muss keine spezielle Software auf dem Programmiergerät installiert werden. Somit ist der IBH Link UA nahtlos in das SPS-Projekt integriert. Es können bis zu 31 Step7- und/oder TIA-Projekte parallel verarbeitet werden. Die Variablendefinitionen werden von der Programmiersoftware in den IBH Link UA über Ethernet übertragen. Die Variablenattribute (z.B. Schreibschutz oder Grenzwerte) definiert man direkt im SPS-Projekt. Es ist somit ein symbolischer Zugriff auf Strukturen in Datenbausteinen und Variablen möglich. Die Kommunikation mit den Steuerungen erfolgt über TCP/IP.
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OPC Data Access
OPC Data Access, auch als OPC DA bekannt, ist eine Gruppe von Standards, die Spezifikationen für die Übermittlung von Echtzeit-Daten von datenbearbeitenden Geräten wie PLCs zu Anzeige- und Interface-Geräten wie Human-Maschine-Interfaces (HMI) anbietet. Der IBH Link UA kann von mehreren OPC-UA-Clients angesprochen werden. Damit steht eine Datenquelle beliebigen OPC-UA-konformen Anwendungen z.B. SAP-, MES- und ERP-Systemen zur Verfügung.
Historische Daten
Während OPC Data Access Zugriff auf Daten in Echtzeit ermöglicht, unterstützt OPC Historical Data Access, auch OPC HDA genannt, den Zugriff auf bereits gespeicherte Daten. Von einfachen Datalogging-Systemen bis zu komplexen Scada-Systemen können historische Daten auf genormte Weise abgefragt werden.
Bild: IBHsoftec Gesellschaft fürOPC Client
Der Vorteil der Lösung von IBHsoftec ist, dass es sich um eine Server-/Client-Baugruppe handelt. Durch die OPC-Client-Funktion wird auch der Datenaustausch von OPC-Servern untereinander ermöglicht. Es können über diese Funktion z.B. Steuerungen oder andere Geräte mit OPC UA verschiedener Hersteller Daten austauschen.
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Soft-SPS in OPC-UA-Gateway integriert
Hintergrund für die Entwicklung war, dass es immer wichtiger wird, Prozessdaten direkt aus der Steuerung auslesen zu können. In das Gerät ist nun eine S7-SoftSPS integriert. Diese ist in der Lage, Variablen vom OPC-UA-Server zu lesen und zu schreiben. Sie dient zur Datenvorverarbeitung und wird mit Step7 oder TIA Portal in KOP, FUP, AWL, SCL oder S7-Graph programmiert. Es lassen sich über PUT/GET auch Daten direkt aus weiteren angeschlossenen Siemens SPS-Steuerungen auslesen.
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IBH Link UA mit Alarms und Conditions
Mit dem IBH Link UA ist es möglich, auch ältere Simatic-Steuerungen von Siemens mit OPC-UA-Fähigkeit zu versehen. Diese können dann sogar mit Alarmen umgehen. Die Programmierung und Parametrierung der Alarme und Conditions wird mit dem Simatic-Manager oder dem TIA Portal durchgeführt. Die beiden Programmiersysteme verwalten die Meldungstexte und übertragen diese in den IBH Link UA. Eine Besonderheit ist, dass die im IBH Link UA integrierte SoftSPS ebenfalls alle diese Bausteine besitzt, da sie zur S7-400 kompatibel ist. Es können somit auch Steuerungen ohne Alarmsystem über diese SoftSPS indirekt Alarme auslösen. In diesem Fall liest die SoftSPS zyklisch die zu überwachenden Werte aus der SPS und löst dann je nach Programmierung der SoftSPS die Alarme aus. Es kann somit sogar eine vorhandene Anlage mit z.B. einer alten S5-Steuerung um Alarme und Conditions nachgerüstet werden.
MQTT-Anbindung
Der IBH Link UA besitzt eine Schnittstelle mit der OPC-Daten an einen MQTT Broker gesendet bzw. von einem MQTT Broker empfangen werden können.
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Node-RED im IBH Link UA
Mit dem IBH Link UA ist es z.B. sehr einfach, OPC-UA-Daten in andere Protokolle wie MQTT, AMQP oder Modbus zu wandeln. Außerdem kann man auch mit dem IBH Link UA beliebige Funktionen zur Datenverarbeitung in JavaScript erstellen. Da es sich bei Node.js und Node-RED um Open-Source-Produkte handelt, ist es auch möglich, in diesen Produkten eigene Erweiterungen zu realisieren. Das Image mit Node.js und Node-RED für die IBH-Link-UA-Geräte ist übrigens kostenlos bei IBHsoftec erhältlich. Die Anwender müssen es einfach auf eine vorhandene MicroSD-Karte aufspielen.
Fazit
Mit seinem Funktionsumfang ist der IBH-Link UA so eine Art 'Schweizer Messer' der OPC-UA-Kommunikation. Demzufolge wird es in Deutschland wohl kaum eine Fabrikhalle geben, in der die Komponente nicht nützliche Dienste leisten kann.
Daten aus SimaticSteuerungen
Wie aber kann man Prozessdaten aus Siemens-Simatic-Steuerungen auslesen und in die OPC-UA-Kommunikation einbinden? Die Lösung dazu ist der IBH Link UA. Da Siemens-Steuerungen der S5- und S7-Reihe standardmäßig nicht mit OPC-Schnittstellen ausgerüstet sind, gelingt die Anbindung mit dem IBH Link UA. Der IBH Link UA ist eine OPC-UA- Server/Client-Baugruppe mit Firewall, mit dessen Hilfe Siemens-SPSen der Reihen Simatic S5, S7-300, S7-400, S7-1200, S7-1500 über OPC UA kommunizieren können. Bei IBH Link UA handelt es sich um ein kompaktes Gerät zur Hutschienenmontage mit vier Ethernet Ports und einer 24V-Stromversorgung. Der IBH Link UA besitzt drei Ethernet Ports für die Maschinenebene und einen Ethernet Port für die Leitebene. Auf der Leitebene sind nur OPC-Zugriffe möglich. Es ist eine Firewall zwischen den beiden Ebenen integriert. Das Gerät besitzt eine Zertifikatsverwaltung zur sicheren Kommunikation. Die Konfiguration der Sicherheitsstufen und die Verwaltung der Zertifikate erfolgt komfortabel über einen Webbrowser.
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Dieser Artikel erschien in IoT Design 5 2017 - 18.09.17.Für weitere Artikel besuchen Sie
