OPC Unified Architecture

Transkript

1 SIMATIC WinCC V7.2 OPC Unified Architecture

2 OPC History 2 Funktionsweise 5 UA Prinzip 7 WinCC OPC UA 17 UA Server 19 UA Client 22 Data Access 25 Historical Access 28 Seite 2

3 OPC Standard auf Basis der Technik, nicht auf Basis eines Produkts OPC Historie - Erfolgsgeschichte Vorteile von OPC Offene Konnektivität DDE (Windows 3) 1990 Plug & Play Schnittstellen von verschiedenen Herstellern unterstützt Leicht zu verwenden Reduziert die Projektkosten! Seite 3

5 Funktionsweise von OPC OPC Client Anforderung Antwort Herstellerabhängige Kommunikation Initialisiert die OPC-Kommunikation Leseanforderung / Schreibaufträge OPC Kommunikation auf Basis von COM/DCOM, SOAP/HTTP oder UA Binary OPC Server Abarbeitung der Clientanforderungen Zyklisch / bei Änderung Seite 5

7 OPC Unified Architecture - Prinzip OPC UA wurde als echte Universalverbindung basierend auf einer sicheren und einfachen Plattform entwickelt, um allen verschiedenen Herausforderungen der Unternehmensebenen gerecht zu werden. Unified Access Platform Independence Reliability Security Seite 7

8 OPC UA Prinzip: Unified Access Unified Access Unified Access OPC UA integriert vorhandene OPC-Spezifikationen DA, A & E, HDA usw. in eine Spezifikation. Die gemeinsame Basis für den Informationszugriff verringert die Kosten für die Systemintegration. Main OPC Classic Specifications OPC Unified Architecture OPC DA Real time data OPC HDA Historical data OPC A&E Alarms and Events COM Client OPC Client UA Client OPC UA Data Access Historical Access Alarms and Conditions Seite 8

9 OPC UA Prinzip: Plattformunabhängig & Zugriff über Firewalls und über das Internet Plattformunabhängig OPC UA wurde entworfen, um plattformunabhängig zu sein. Dank SOAP/XML via HTTP ist OPC UA eine Kommunikationsplattform zwischen den verschiedensten Betriebssystemen, wie Linux, Windows XP Embedded, VxWorks, Mac, Windows 7 und allen anderen Windows Betriebssystemen. XML Web Services UA XML WS Secure Conversation SOAP HTTP/HTTPS TCP/IP / IP UA Binary UA Secure Conversation UA TCP Zugriff über Firewalls und das Internet OPC UA verwendet meldungsbasierende Sicherheit. Dies bedeutet, dass Nachrichten über HTTP, verfügbare UA TCP Ports oder jeden anderen einzelnen Port gesendet werden können. UA Client Platform Independence SOAP/HTTP with UA Binary Internet Native Binary UA Server Seite 9

10 OPC UA Prinzip: Security Security Sicherheit OPC UA ist sicher durch das Design! Benutzerabhängiger Zertifikatsaustausch, verschiedene Verschlüsselungsmethoden (zum Verschlüsseln der Datenpakete) und die Benutzeridentifizierung können individuell genutzt werden.. OPC UA Server OPC UA Client Zertifikatsaustausch Server Client Certificate Store Server.der Client.der Export, Kopieren und Installation Export, Kopieren und Installation Certificate Store Client.der Server.der Seite 10

11 OPC UA Prinzip: Security in WinCC Security Die folgende Tabelle zeigt die Sicherheitseinstellungen, die vom WinCC-OPC-UA-Server unterstützt werden: Security Policy None 1 Message Security Mode None Basic128Rsa15 2 None 4 Sign 5 SignAndEncrypt 6 Basic256 3 None 4 Sign 5 SignAndEncrypt 6 Security Policy 1. Der Zertifikatsaustausch ist ausgeschaltet. Jeder OPC-UA-Client kann sich am WinCC-OPC-UA-Server anmelden. 2. Zertifikatsaustausch mit Verschlüsselungstiefe von 128 Bit. 3. Zertifikatsaustausch mit Verschlüsselungstiefe von 256 Bit. Message Security Mode 4. Die Datenpakete werden nach Zertifikatsprüfung ungesichert zwischen Client und Server ausgetauscht 5. Die Datenpakete werden mit den Zertifikaten signiert, aber nicht verschlüsselt 6. Die Datenpakete werden mit den Zertifikaten signiert und verschlüsselt Einstellungen des WinCC OPC UA Server Benutzeridentifizierung Zur Identifizierung des Benutzerkontos eines OPC-UA-Clients unterstützt der WinCC-OPC-UA-Server die Methoden "Anonym" und "Windows-Benutzername / Kennwort". Seite 11

12 OPC UA Prinzip: Security in WinCC Security Die folgende Tabelle zeigt die Sicherheitseinstellungen, die vom WinCC-OPC-UA-Client unterstützt werden: Security Policy None Message Security Mode None Basic None Sign SignAndEncrypt Security Policy Der Zertifikatsaustausch ist ausgeschaltet. Zertifikatsaustausch mit Verschlüsselungstiefe von Basic128/-192/-256, Basic128Rsa15/-192Rsa15/-256Rsa15 oder Basic256Sha256. Message Security Mode Die Datenpakete werden nach Zertifikatsprüfung ungesichert zwischen Client und Server ausgetauscht Die Datenpakete werden mit den Zertifikaten signiert, aber nicht verschlüsselt Die Datenpakete werden mit den Zertifikaten signiert und verschlüsselt Benutzeridentifizierung Zur Identifizierung des Benutzerkontos eines OPC-UA-Clients unterstützt der WinCC-OPC-UA-Server die Methoden "Anonym" und "Windows-Benutzername / Kennwort". Einstellungen des WinCC OPC UA Client Seite 12

13 OPC UA Prinzip: Security in WinCC Security Zertifikatsablage auf dem WinCC OPC UA Server: "<WinCC installation folder>\opc\uaserver\pki" Zertifikatsablage auf dem WinCC OPC UA Client: "<WinCC installation folder>\opc\uawrapper\pki" OPC UA Server Zertifikatsaustausch OPC UA Client Server Client Server.der Export, Kopieren und Installation Client.der Client.der Export, Kopieren und Installation Server.der Seite 13

14 OPC UA Prinzip: Security in WinCC Security WinCC UA Server Konfigurationsdatei öffnen (<WinCC project folder>opc\uaserver\opcuaserverwincc.xml) Sicherheitseinstellungen konfigurieren WinCC UA Client OPC-Kanal einfügen Die Verbindungen können mit WinCC OPC Item Manager konfiguriert werden (System Parameter) WinCC OPC UA Server URL in OPC UA Server Dialog eingeben Sicherheitseinstellungen konfigurieren Mit "false" deaktivieren Sie die Einstellung. Um eine Einstellung zu deaktivieren, löschen Sie den kompletten Eintrag. Settings of the WinCC OPC UA server Seite 14 Settings of the WinCC OPC UA client

15 OPC UA Prinzip: Reliability Reliability Verlässlichkeit / Ausfallsicherheit OPC UA unterstützt konfigurierbare Auszeiten, Fehlererkennungs- und Fehlerbehebungsmaßnahmen. OPC UA ermöglicht die Redundanz zwischen verschiedenen Anwendungen von verschiedenen Herstellern. UA Client (Active) UA Client (Standby) UA Server (Active) UA Server (Standby) Industrial Process Seite 15

17 OPC Unified Architecture in WinCC OPC UA wurde als echte Universalverbindung basierend auf einer sicheren und einfachen Plattform entwickelt, um allen verschiedenen Herausforderungen der Unternehmensebenen gerecht zu werden. OPC UA Richtlinien: Unified Access Zugriff über Firewall und das Internet Zuverlässigkeit Sicherheit Plattformunabhängig z. B. MES zum Austausch von Produktionsdaten UA Data Access z. B. Historian UA Historical Access Historical Data z.b. Historian oder zentrales Nachrichtensystem UA Historical Access Alarms & Events * WinCC OPC UA Server für OPC UA Data Access und OPC UA Historical Access * Teil des WinCC ConnectivityPack WinCC OPC UA Client für den Datenzugriff wie über einen WinCC Kanal OPC UA Server SIMATIC WinCC OPC UA Client UA Data Access z. B. 3.rd-PartySteuerung *) OPC UA Historical Access unterstützt Historical Data.. Alarms & Events werden noch nicht unterstützt. Seite 17

19 WinCC OPC UA Server WinCC OPC UA Server stellt folgende Variablen zur Verfügung: Online-Prozesswerte TagLogging-Werte Basisinformationen über den WinCC OPC UA Server WinCC OPC UA Server wird als Windows-Service installiert und automatisch gestartet. WinCC OPC UA Server unterstützt nur das "UA-TCP UA-SC UA Binary" Kommunikationsprofil. Die Portnummer ist frei konfigurierbar (Konfiguration file "OPCUAServerWinCC.xml ). Der WinCC OPC UA Server ist über folgende URL erreichbar: opc.tcp://[hostname]:[port] Für die Authentifizierung zwischen WinCC OPC UA Server und OPC UA Client werden Zertifikate ausgetauscht. Zusätzlich kann der Datenaustausch verschlüsseltet werden. Seite 19

20 WinCC OPC UA Server - Konfiguration des WinCC OPC UA Server im Detail 1. Konfigurationsdatei (<WinCC Projekt Ordner >OPC\UAServer\OPCUAServerWinCC.xml) öffnen 2. WinCC OPC UA Server Portnummer konfigurieren 3. Sicherheitseinstellungen konfigurieren Einschalten "true" Ausschalten "false" 4. Benutzerverwaltung konfigurieren 5. WinCC Archive Write Access optimieren 6. Trace level konfigurieren Seite 20

22 WinCC OPC UA Client Der WinCC OPC UA Client ermöglicht den Datenzugriff auf jeden OPC UA Server gemäß OPC Unified Architecture Spezifikation. OPC-Verbindung konfigurieren: 1. OPC-Kanal einfügen 2. Die Verbindungen können mit WinCC OPC Item Manager konfiguriert werden 3. Die URL des WinCC OPC UA Server in den Dialog des OPC UA Server eingeben Sicherheitseinstellungen konfigurieren 4. Klicke "Browse Server Fehlerdialog öffnet sich 5. Serverzertifikat vom rejected -Ordner in den certs -Ordner kopieren Seite 22

23 WinCC OPC UA Client OPC Variablenkonfiguration: 1. Klicke auf "Browse Server Filter criteria" öffnet sich. 2. Selektiere die gewünschten Variablen, die nach WinCC gemappt werden sollen opc.tcp://... -Dialog, z.b. "OPC_UA_Server_Tag". Klicke auf Items hinzufügen. Bei einem OPC Tag, bei dem keine Logische Verbindung existiert, erscheint die Meldung OPCUA Server Verbindungsname eintragen Seite 23

25 WinCC OPC UA Data Access Anforderung Antwort OPC DA - Übersicht OPC UA Data Access: standardisierte Zugriffsmethode für den Zugriff auf Echtzeitdaten OPC UA Data Access entkoppelt die Einbindung eines Geräts (z.b. Steuerung) von seinen Datenelementen (Variablen) Jedes Item beinhaltet folgende Informationen: Wert, Quality Code und Zeitstempel Herstellerabhängige Kommunikation OPC DA Use Cases Erlaubt nur den Zugriff auf Echtzeitdaten Typische Anfragen aus Sicht des Clients: Was ist der aktuelle Wert des Füllstands von Tank 1? Wie ist die aktuelle Position des Motor 1? Ermöglicht nur die Übertragung des letzten Wertes Seite 25

26 WinCC OPC UA Data Access Verwendung des Zeitstempels der OPC-Variable Zeitstempel der OPC-Variable wird für die Meldung verwendet Ergebnis: Zeitstempel für die Nachricht genutzt Zeitstempel der OPC-Variable wird für die Archivierung verwendet bei der Archivierungsmethode Acyclic Ergebnis: Zeitstempel wird für den Trend genutzt Seite 26

28 WinCC OPC UA Historical Access MES, ERP z. B. Historian lesen UA Historical Access Historical Data OPC UA Server schreiben SIMATIC WinCC OPC Historical Access - Übersicht OPC Historical Accesss: standardisierte Zugriffsmethode zum Analysieren historischer Daten Standardisierte Methode zum Schreiben historischer Werten OPC Historical Access Use Cases Unterstützt nur den Dienst Historical Data (Zugriff auf historische Daten) Typische Anfragen aus Sicht des Clients: Bitte sende mir alle historischen Werte für den Füllstand des Tank 1 in der letzten Stunde. Bitte füge für den Füllstand des Tanks folgenden Wert (incl. Zeitstempel) ein: Standardmethode: Zum Lesen von Archivvariablen aus dem WinCC Tag Logging Archiv Zum Schreiben von Archivvariablen in das WinCC Tag Logging Archiv Seite 28

29 WinCC OPC UA Historical Access WinCC OPC UA Historical Access Lesen-/Schreibzugriff auf das WinCC Tag Logging Archiv Gekennzeichnet als manuelle Eingabe Seite 29

30 WinCC OPC UA Historical Access Für das Schreiben historischer Daten nach WinCC mit OPC UA: Installation der entsprechenden Komponente Historical Access - Write Access erforderlich Konfigurieren des optimierten WinCC-Archiv-Schreibzugriff Der optimierte WinCC-Archiv-Schreibzugriff für alle OPC UA-Clients ist die Default-Einstellung Um den Zugriff einzuschränken definieren Sie Windows-Benutzer <Users> OPC-UA-Clients <Clients> für den schreibenden Zugriff Seite 30

31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Jürgen Bohrer I IA AS S SUP FA 2 Gleiwitzer Str Nürnberg Telefon: +49 (911) wincc-special.aud@siemens.com E: \ 360_Webinar \ 2013_07_15_Use_case_SIMATIC_WinCC_with_OPC_UA \ 000_OPC_UA_de.pptx Seite 31