Automatisierungsarchitekturen für das Smart Grid Am Beispiel der OPC UA und der IEC Dr.-Ing. Mathias Uslar, Sebastian Rohjans

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1 Automatisierungsarchitekturen für das Smart Grid Am Beispiel der OPC UA und der IEC Dr.-Ing. Mathias Uslar, Sebastian Rohjans

2 2 OPC Foundation Vision: OPC-Technologien sollen überall dort zur Interoperabilitäts-Basis gemacht werden, wo Daten zwischen Systemen verschiedener Hersteller ausgetauscht werden sowohl für den vertikalen Informationsaustausch von der Fabrikhalle bis zur Unternehmensleitebene als auch zwischen den Geräten verschiedener Hersteller in unterschiedlichen Netzwerken. Mitglieder: >400 (weltweit)

3 3 Verbreitung Classic OPC > Produkte Mehrere Tausend Hersteller Einige Millionen Installationen OPC bevorzugte Methode für Datenaustausch bzw. Prozessanbindung bei: 78% Produktionssysteme und MES-Anwendungen 75% HMI-/SCADA-Systeme 68% Prozessleitsysteme und SPSen 53% ERP-Systeme

4 4 Wo steht die OPC UA Übersicht OPC Spezifikationen OPC Security OPC Common Definitions OPC Complex Data OPC Alarms and Event OPC Historical Data Access OPC Commands OPC Data Access OPC XML DA OPC Batch OPC Data exchange

5 5 TR IEC TC57 Seamless Integration Architecture

6 6 Warum wurde die OPC UA entwickelt Abkündigung von COM/DCOM Grenzen von DCOM Firewall-übergreifende OPC-Kommunikation Einsatz von OPC auf Nicht-Windows-Plattformen Leistungsfähige OPC-Kommunikation über Web Services Einheitliches Datenmodell Unterstützung komplexer Datenstrukturen Prozessdatenkommunikation ohne Datenverlust Mehr Schutz vor unautorisiertem Datenzugang Unterstützung von Methodenaufrufen

7 7 Übersicht Core Specification Part 1 Overview & Concepts Part 2 Security Model Part 3 Address Space Model Part 4 Services Part 5 Information Model Part 6 Service Mappings Part 7 Profiles Access Type Specification Part 8 Data Access Part 9 Alarms & Conditions Part 10 Programs Part 11 Historical Access Utility Specification Part 12 Discovery Part 13 Aggregates

8 8 Schichten Development Platforms.NET 3.0 ANSI C JRE 5.0 UA Application API Serialization Layer Encoded Message Client Server Mappings Data Encodings UA Binary UA XML Security Transforms Signing Encryption Stack Secure Channel Layer Secured Message Transport Layer Wire Protocol Security Protocols WS Secure Conversation UA Secure Conversation Transport Protocols UA TCP SOAP/HTTP WSDL and XML Schema UA Binary Schema

9 9 Mögliche Anwendung MES/ERP Server MES/ERP System OPC UA Server OPC UA Client SCADA SCADA OPC UA Client OPC UA SCADA OPC UA Server Controller OPC UA Server OPC UA Client OPC UA Server

10 10 Zusammenfassung Ziele: Weiterentwicklung der Classic OPC aufgrund neuer Anforderungen Bereitstellung einer plattformunabhängigen Client-Server-Architektur, die auf einem objektorientierten und abstrakten Datenmodell basiert, um neue Domänen anzusprechen. Umsetzung: Abstraktes Daten- und Informationsmodell Technologiemappings Objektorientierter Ansatz Umfangreicher Satz an Services Profile für Server und Clients Umfangreiches Sicherheitskonzept

11 11 OPC UA und CIM

12 12 OPC UA und CIM Wichtige Anforderung: Anwendbar auf erweiterte CIM-Modelle (nicht selten nur 30% native CIM-Klassen in den Produkten) Plattformspezifisches Modell (PSM) als Grundlage: Alle CIM-Informationen bleiben erhalten Stereotypes werden genutzt, um UA-spezifische Informationen hinzuzufügen Designentscheidungen können gespeichert und geladen werden Umgang mit neuen Version über Differenzmodelle einfach möglich Tool-Unterstützung: Add-In für Sparx Enterprise Architekt (das Tool, das zur Wartung des CIM-Modells verwendet wird)

13 13 Harmonisierung von Smart Grid Datenmodellen Mapping CIM zu OPC UA: Mapping IEC zu OPC UA: Mapping genereller UML-Modelle zu OPC UA?

14 14 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt: Mathias Uslar OFFIS Institut für Informatik Escherweg Oldenburg

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