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Drei Richtige!

1. März 2022, 10:00 Uhr | Roland Wagner
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OPC UA gilt als „der“ Kommunikationsstandard im Industrie 4.0-Zeitalter. Viele Automatisierer fragen sich jedoch: Wie aufwendig wird das für mich? Am Beispiel der Anwendung von OPC UA Server, Client und PubSub auf Codesys-kompatiblen Plattformen wird diese Frage beantwortet.

In der Automatisierungswelt ist Codesys als IEC-61131-3-Plattform bekannt und etabliert. Hunderte von unterschiedlichen Industriesteuerungen werden mit dem Tool beziehungsweise dessen Derivaten projektiert. Eine wichtige Rolle spielen dabei die umfangreichen Kommunikationseigenschaften der Software, die es z.B. ermöglichen, erstellte SPS-Applikationen auf ein Gerät zu laden, im Online-Betrieb zu debuggen, E/A-Daten per Feldbus oder über proprietäre Protokolle zu lesen und zu schreiben. Auch der sichere Datenaustausch mit anderen Geräten oder Einheiten per OPC UA ist ein essentielles Feature der Plattform.

OPC UA Server – Applikationsdaten veröffentlichen

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Bild 1: Daten lassen sich per Symbolkonfiguration über den OPC UA Server veröffentlichen.
Bild 1: Daten lassen sich per Symbolkonfiguration über den OPC UA Server veröffentlichen.
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Das ursprüngliche Ziel von OPC und OPC UA ist es, Steuerungsdaten anderen Teilnehmern zugänglich zu machen. Dies geschieht über einen entsprechenden Server, entweder als Zusatzsoftware zu einer Steuerung oder – im Fall von Codesys-kompatiblen Steuerungen – integriert im SPS-Laufzeitsystem. Will ein Anwender die aktuellen SPS-Werte anderen Geräten bekanntmachen, so fügt er im Codesys-Projekt das Objekt ‚Symbolkonfiguration‘ ein und legt fest, welche Variablen veröffentlicht werden sollen. Die Veröffentlichung kann objektweise, in Datenstrukturen oder einzeln erfolgen. Bei Bedarf lassen sich die Daten in verschiedenen Symbolgruppen strukturieren und Zugriffsrechte einzelner Variablen oder kompletter Gruppen feingranular festlegen. Für eine abgesicherte Kommunikation ist zusätzlich ein gültiges X.509-Zertifikat auf der Steuerung erforderlich. Es kann entweder von einer Zertifizierungsstelle ausgestellt und auf die Steuerung importiert, oder aber direkt im Gerät selbst angelegt werden.

Bild 2: Aus Informationsmodellen im XML-Format werden im Codesys Development instanziierbare Datenstrukturen.
Bild 2: Aus Informationsmodellen im XML-Format werden im Codesys Development instanziierbare Datenstrukturen.
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Das ist aber nur die halbe Miete. Damit auf der Gegenseite die veröffentlichten Daten auch richtig eingesetzt und genutzt werden können, muss man wissen, was sie bedeuten. Unter dem Dach der OPC Foundation haben sich in den vergangenen Jahren zahlreiche Unternehmen aus unterschiedlichen Branchen getroffen und gemeinsam einheitliche Informationsmodelle für den Datenaustausch definiert. In den XML-Dateien der OPC UA Companion Specifications werden die Datenstrukturen mit Kontextangaben versehen, so dass sich die übermittelten Daten sofort richtig interpretieren und verwenden lassen. Bilaterale Absprachen sind damit unnötig. Im Codesys-Projekt lassen sich solche Informationsmodelle recht komfortabel verwenden: Die XML-Dateien werden zunächst in ein Repository, eine Art Datenbank in der Entwicklungsoberfläche, importiert. Über das Objekt ‚Kommunikationsverwalter‘ kann der Anwender diese Informationsmodelle ins Projekt einfügen und dabei frei entscheiden, welche der verfügbaren Datenstrukturen oder -typen genutzt werden sollen. Per Knopfdruck erzeugt er IEC-61131-3-Funktionsbausteine und instanziiert diese entweder manuell oder automatisch per Befehl. Derart erzeugte Variablen lassen sich im SPS-Code wie bisher verwenden und über den OPC UA Server veröffentlichen. Enthält ein Informationsmodell OPC UA-Methoden, so kann der Anwender deren Funktion im generierten Baustein selbst auskodieren. Verbundene OPC UA Clients können diese Methoden und damit Funktionen des Servers aufrufen – sozusagen „auf Zuruf“. Diese dynamische Nutzbarkeit von Informationsmodellen für ganz unterschiedliche Industrie- und Anwendungsbereiche macht es Applikationsentwicklern sehr leicht, flexibel auf veränderte Aufgabenstellungen zu reagieren beziehungsweise einmal erstellten Code wiederzuverwenden.


  1. Drei Richtige!
  2. OPC UA Client – verschiedene Anwendungsfälle

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