OPC-UA Kommunikation - Siemens Digitalization Days …€¦ · • SIMATIC NET • SIMATIC...

OPC-UAKommunikationDigitalization Days 2017

siemens.com/tia-portalFrei verwendbar © Siemens AG 2017

Frei verwendbar © Siemens AG 2017Mai 2017Seite 2 Todorovic Dejan | RC-CH DF FA

Agenda

2 Live-Demo

1 Einleitung – OPC UA Kommunikation

3 Tips & Tricks


TIA Portal V14 –Die Lösung für noch mehr Automatisierungsaufgaben!

Eine gemeinsameDatenhaltung

Einheitliches unddurchgängigesBedienkonzept

Gemeinsame,zentrale Dienste

Totally Integrated Automation Portal

Energiemanagement

Diagnose

Safety Integrated

Security Integrated

HMI Controller DistributedI/O

MotionControl DrivesIPC

PROFINET

Gemeinsames Datenmanagement

WinCC STEP 7 Startdrive


Die offene Standardschnittstelle zur einfachen und sicherenAnbindung beliebiger Fremdgeräte an die SIMATIC S7-1500

Integrierte Security(Authentifizierung, signierte &verschlüsselte Kommunikation)

Anbindung beliebiger Fremdgerätean die S7-1500

Symbolischer Zugriff auf optimierteund absolut adressierte Daten

Online Browse und offlineEngineering

OPC-UA Server Data Access

S7-1500, 1500S, 1500TET 200SP CPU, PLCSIM Adv.

Server Data Access

MindSphere


Interoperabilität –Durch PROFINET und OPC-UA

Perfekte Interoperabilität über alle Automatisierungsebenen hinweg durch Offenheit und Normen

Managementebene

Bedienerebene

Steuerungsebene

Feldebene

Inter-operability

Inter-operability

Inter-operability

Sensors Actors

PLC HMI

SCADA

MESERP

Applikationvon Dritt-anbietern

TM

Offenheit

Standards


Die offene Systemlösung –Mit OPC-UA und PROFINET

Stärken OPC-UA

Vorteile in der Daten-und Managementebene

Hersteller-unabhängig

Direkte Geräteanbindungüber alle Ebenen

Authentifizierungund Verschlüsselung

SemantischeDienste

Stärken PROFINET

Vorteile in der Steuerungs-und Maschinenebene

Deterministisch

Real-Time fähig

Echtzeit C2C-Kommunikation

StandardisierteProfile

Feld-Ebene

Steuerungs-Ebene

Bediener-Ebene

Management-Ebene

Cloud

PRO

FIN

ET

OPC

-UA

Inte

rfac

e


OEM

Transparent Operation –Usecase 1

Einfache Integration an Fremd-Anwendungen Anwendung 2Anwendung 1

Sicherheit

Offenheitmit OPC-UA in der S7-1500

Einfache Parametrierungim TIA Portal V14



Einfache Erweiterung/Nutzung desPROFINET-Netzwerks

Anwendung 2Anwendung 1

OEMSkalierbar und durchgängigdirekte Anbindung über alleEbenen (z.B. an ERP-Systeme)

Offenheitkeine zusätzlichen Gateways

FlexibilitätParallelbetrieb auf dem bestehendenPROFINET Netzwerk



Einfache Anbindung von SCADA und Fremdsystemen

Einfache vertikaleKommunikation

Herstellerunabhängig

Symbolische Adressierung

HMIWinCC

OEM 3

SIMATIC IT

OEM 2

3rd party

OEM 1


Offener Standard OPC-UA – Einfach, standardisiert und symbolischSPS-Daten lesen und schreiben

Value

• Individuelle FreigabeZugriffsmöglichkeiten aufVariablen über OPC-UA lassensich je Variable festlegen

• Vererbung der ZugriffsrechteAnhand der bekannten Step7Mechanismen

• ZugriffsmöglichkeitenAuf einzelne Variablen sowieauf Arrays und Strukturen alsGanzes

• PerformanceZugriff auf Arrays undStrukturen als Ganzes füroptimale Performance

Einfachstes Setup

Aktivieren des OPCUA Servers in denSPS Einstellungen

Bestätigen, dassdie richtige Lizenzerworben wurde

Symbolischer Zugriffüber OPC-UA

1

2

4

Freigabe der Variablenmittels Checkboxenim Editor

3

Zugriff möglich

Schreibzugriff möglich

OPC-UA Client


Offener Standard OPC-UA –XML-Export zur offline Projektierung von OPC-UA Clients

OPC-UA XML-Export direkt aus dem TIA Portal

Durch OPC FoundationstandardisierteXML-Export Datei

Clients können offlineohne vorhandene SPSprojektiert werden

Export auch mittels OpennessAPI möglich zur direktenEinbindung in Fremd-Engineering

Download

Projektierungim TIA Portal

Projektierung3rd Party

DownloadOpenness

API

XML-Export

Zugriff auf Daten


Offener Standard OPC-UA –Security ist integraler Bestandteil von OPC-UA

Resultat

• Bewährte TechnikAnalog gängiger Verfahrenwie TLS

• 2 stufiges KonzeptApplikations- undBenutzerauthentifizierung

• Use Case spezifischMehrere Security Policiesgleichzeitig parallel betreibbar

• PerformanceUnverschlüsselteKommunikation möglich fürmaximale Performance

WorkflowExportieren des OPCUA Server Zertifikats ausdem TIA Portal und Importin Fremd-Engineering

Import des OPC-UA ClientZertifikats in das TIAPortal

Zusätzlich auch Be-nutzerauthentifizierungmit Benutzername undPasswort möglich

1

2

4

Hinzufügen des OPC-UAClient-Zertifikats zur»Trust-List«

3

128bit 256bit

Offline Zertifikate-Tausch

None

X.509

X.509


Offener Standard OPC-UA –Lizenzen für die SIMATIC S7-1500

Einfaches Lizenzkonzept mit eigenen MLFBs je nach PLC-Leistungsklasse

PLC-Typ ET 200SP CPU bisCPU-1513 (F)/CPU1505S

CPU-1515/CPU-1516 (F)/CPU1507S

CPU-1517/CPU-1518(F)

BenötigteLizenz

Small Medium Large

Kosten für Kunden 100 € 200 € 300 €


SIMATIC S7-1500 OPC-UA DA Server –Voraussetzungen

Voraussetzungen

EngineeringTIA Portal V14

Hardwareab FW ≥ 2.0

1

2

Erreichbarkeitdes OPC-UA Servers3

Verfügbarkeit

Advanced ControllerSIMATIC S7-1500

Distributed ControllerSIMATIC ET 200SP

Software ControllerSIMATIC S7-1500

Alle interne Schnittstellen einer CPU


OPC-UA –Siemens Portfolio

Manufacturing Execution System

Totally Integrated Automation Portal

SCADA-System Energiemanagement

Steuerung HMI IPC Kommunikation Motion Control CNC

Stromversorgung IndustrialIdentification

Distributed I/O Motion Control IndustrialControls

Engineering-Framework

Tota

llyIn

tegr

ated

Aut

omat

ion

Management

Bediener

Feld

Steuerung

OPC

-UA

Inte

rfac

e

• Softstarter• SIMOCODE pro PN• Telecontrol Server Basic• SIMATIC RF600

• S7-1500• Basic/Comfort Panel• WinCC Advanced RT, WinAC OPC-UA Client• CP443-1• SINUMERIK

• WinCC V7 RT• WinCC OA RT• WinCC Professional RT• SIMATIC NET• SIMATIC Energy Manager PRO

• SIMATIC IT

Cloud


Übergreifende Kommunikationmit OPC UA

TIA WinCC Adv. und Prof.mit OPC UA Server / Client

Comfort Panelmit OPC UA Server / Client

WinCC V7.4mit OPC UA Server / Client

HMIComfort Panel

TIA WinCC V14Adv. / Prof.

WinCCV7.4

Anlage 1 Anlage 2 Anlage 3

Einfache Anbindung von HMI und SCADA:

S7-1500 S7-1500 S7-1500

Security ?


OPC-UA Kommunikation

Live DemoS7-1500 mit OPC-UA


Live-Demo Konfiguration

None

Einrichten OPC UA ServerTIA Portal V141

ClientUA-Expert (Unified Automation)2

SCADA als ClientTIA WinCC V14 Advaced3

Ohne Zertifikate

S7-1516

UA-Client

TIA WinCCServer

Client


OPC-UA Kommunikation

Tips & TricksS7-1500 OPC-UA


Kommunikation –Automatisierung und IT-Welt

OPC-UA Client Programmierer

»Ich hole nur die Daten«

• Welche Daten werden ausgetauscht?• Anzahl der Daten?• Wie schnell muss der

Datenaustausch sein?

• Welche Zugriffsarten verwende ich?

SPS Programmierer

»Ich stelle nur die Datenzur Verfügung«

• Wie viele Clients greifen zu?

• Zugriffsart vom Client• Performance• Mengengerüst


OPC-UA Server

Kommunikation OPC-UA –Grundprinzip und Begriffe

OPC-UA Client

Application Layer• User Authorization• User Authentication

Communication Layer• Confidentiality• Integrity• App Authentication

Application Layer• User Authorization• User Authentication

Communication Layer• Confidentiality• Integrity• App Authentication

Transport Layer

Secure Channel

Session

OPC Server(Response)

OPC Client(Request)

OPC Client(Request)

OPC Client(Request)


Zugriffsarten von einem OPC-UA Client

Empfehlung der Zugriffsart auf S7-1500 OPC-UA Server

Read/Write Subscription Registered Read/Write

• Einzelner oderseltener Zugriff aufDaten

• Zyklische lesen derDaten (≤ 5s)

• SCADA/Monitoring

• Schneller Zugriff aufDaten


Zugriffsart –»Subscription«

Subscription

OPC-UAServer

DB1.myArray111000011111

Subscribe myDB.myArraySampling=Xms,Publishing=Yms

DB1.myArray=111000011111

Sampling

Publishing

DB1.myArray111000011111

111100001111

DB1.myArray111100001111

myDB.myArray=111100001111

• Daten werden abonniert (subscribed)• Übertragung nur bei Datenänderung• Schreibzugriff wird durch Anweisung

(Write) realisiert

Reduzierung der Kommunikationslast

Use case:z.B. HMI oder SCADA


Zugriffsart –»Subscription«

Sampling and PublishingIntervalle werden vom Clientfestgelegt

Bei zu kurze Intervallen wird dieKommunikationslast drastischerhöht

In den SPS-Eigenschaftenkönnen die Intervalle begrenztwerden

Schutz gegenschlechte ClientProgrammierer

Zeit: Wertänderung neuer Wert an ClientZeit: Vergleich bisheriger Wert in SPS


Performance –Wenn möglich immer Arrays und Strukturen verwenden!

SPS ProgrammiererImmer wenn möglichDaten strukturieren1. Arrays2. Strukturen3. Einzelne Variablen

OPC-UA ClientProgrammierer

• Arrays und Strukturenals Ganzes lesen!

• OPC-UA »RegisteredRead« verwenden beiwiederkehrendenZugriffen

Ein Array mit1000 Real

Einzelzugriff1000 Real

Eine Strukturmit 1000 Real

OPC UA Registered ReadOPC UA Read

Faktor 10 – 100

Faktor 2 – 3

Grafik zeigt Tendenzen,genaue Werte sindabhängig vonmehreren Faktoren!


Mengengerüst –Server Limits

Allgemeine Server Limits

CPU-Type ET 200SP CPU up toCPU-1513 (F)

CPU-1515/CPU-1516 (F)

CPU-1517/CPU-1518(F/T)

Anzahl Session 32 48 64

Maximale Anzahl vonItems/Request

1000


Performance –Einige Hinweise

Empfohlene Anzahl von »items« ( 1s sampling, 1s publishing) ErinnerungVerwendung von Arrays undUDTs für maximale Performance!• Performance Steigerung grösser

Faktor 100• Notwendig für Massendaten

FW Limits (alle CPUs)• 10000 items/subscription• 1000 items/request• 20 subscriptions/session

CPU-Type ET 200SP CPU upto CPU-1513

CPU-1515/CPU-1516

CPU-1517/CPU-1518

EmpfohleneGesamtanzahl von»items«

1000 2000 10000

Kommunikations-belastung während»sampling«(ohne publishing)

10% 14% 10%


Industry Online Support –Anwendungsbeispiel 1

OPC UA.NET Client für den SIMATIC S7-1500 OPC-UA Server

https://support.industry.siemens.com/cs/ch/de/view/109737901


Industry Online Support –Anwendungsbeispiel 2

Wie erhalte ich die OPC-UA Variablen-Nodes der PLC-Variablen eines S7-1500OPC-UA Servers, um sie offline in einem OPC-UA Client zu adressieren?



Industry Online Support –S7-1500 OPC-UA Handbuch



OPC-UA –Zusammengefasst

2 Einfache Konfiguration im TIA Portal V14 »In drei Schritten zur Basic Konfiguration«

3 PROFINET & OPC-UA (DA Server) ergänzen sich gegenseitig

1 OPC-UA ist einer der wichtigsten Standards für plattformübergreifende Kommunikation


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Todorovic DejanProdukt ManagerRC-CH DF FA

Siemens Schweiz AGFreilagerstrasse 408047 Zürich

siemens.com

OPC-UA Kommunikation - Siemens Digitalization Days …€¦ · • SIMATIC NET • SIMATIC...

Documents

Transcript of OPC-UA Kommunikation - Siemens Digitalization Days …€¦ · • SIMATIC NET • SIMATIC...