Fakultät Informatik, Institut für Angewandte Informatik, Professur Technische Informationssysteme. Großer Beleg. über das Thema

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1 Fakultät Informatik, Institut für Angewandte Informatik, Professur Technische Informationssysteme Großer Beleg über das Thema Daniel Lunkwitz Dresden,

2 Gliederung Vortrag 1. Aufgabenstellung 2. Benutzte Arbeitsmittel AutoSPy OPC Softing OPC Toolbox 3. Teilschritte der Aufzeichnung 4. Zusammenfassung und Ausblick Anhang a) Fragen b) Präsentation einer lokalen Aufzeichnung Folie 2 von 22

3 Aufgabenstellung Analyse der Arbeitsmittel AutoSPy Device Driver Framework Softing Data Access Client Toolkit Aufbau einer Entwicklungs- und Testumgebung Konzeptentwurf zur Entwicklung des Gerätetreibers wichtige Features visueller Prototyp Implementierung eines Test-Clients Implementierung der AutoSPy-Treiberkapsel Integration des visuellen Prototyps mit den benutzten Frameworks Funktionstest der Treiberkapsel Windows 98 SE Windows 2000 Windows XP Untersuchung des Zeitverhaltens Folie 3 von 22

4 Benutzte Arbeitsmittel Vortrag 1. Aufgabenstellung 2. Benutzte Arbeitsmittel AutoSPy OPC Softing OPC Toolbox 3. Teilschritte der Aufzeichnung 4. Zusammenfassung und Ausblick Anhang a) Fragen b) Präsentation einer lokalen Aufzeichnung Folie 4 von 22

5 AutoSPy-Einführung Analyse-PC AutoSPy Datenquelle: SIMATIC S5 Datenquelle: SIMATIC S7 Visualisierung Datenhaltung Datenerfassung Treiberkapsel: SIMATIC S5 zyklusgenau Treiberkapsel: SIMATIC S7 zyklusgenau Grafische Benutzerschnittstelle Messeinrichtung 1 Messeinrichtung 2. Treiberkapsel: Datenquelle: SIMATIC S7 abtastgenau OPC-DA-Server 1 Treiberkapsel: OPC Data Access Datenquelle: OPC-DA-Server Folie 5 von 22

6 OPC-Einführung Anwendung m 1 OPC-Client- Schnittstelle Anwendung m 2 Anwendung 1 Anwendung 2 OPC-Client- OPC-Client- Schnittstelle Schnittstelle OPC-Client- Schnittstelle Ethernet F O U N D A T I O N OPC-Client- Schnittstelle... OPC-Server- Schnittstelle Anwendung m Ethernet OPC-Server- Schnittstelle Server 1 OPC-Server- Schnittstelle Server 2 OPC-Server- Schnittstelle Server 3... OPC-Server- Schnittstelle Server n Folie 6 von 22

7 OPC-Einführung OPC XML Data Access Klassische Einzelspezifikationen OPC Data exchange OPC Complex Data OPC Data Access OPC Batch OPC Security OPC Overview OPC Alarms and Events OPC Command Execution OPC Historical Data Access OPC Common Definitions and Interfaces OPC Unified Architecture OPC-Spezifikationen Folie 7 von 22

8 Softing OPC Toolbox OPC-Spezifikationen: DA AE XML-DA Complex Data und Security OPC UA in Vorbereitung Entwicklungssprachen: C / C++ C# VB / VB.NET Delphi Client- Toolkits OPC Toolbox Server- Toolkits OPC Toolbox ActiveX Client- Toolkits Betriebssysteme: XML-DA UA DA AE Windows, Windows CE Linux (XML-DA und UA) und Linux VxWorks (UA) Folie 8 von 22

9 Teilschritte der Aufzeichnung Vortrag 1. Aufgabenstellung 2. Benutzte Arbeitsmittel AutoSPy OPC Softing OPC Toolbox 3. Teilschritte der Aufzeichnung 4. Zusammenfassung und Ausblick Anhang a) Fragen b) Präsentation einer lokalen Aufzeichnung Folie 9 von 22

10 Sieben Schritte bis zur Datenhaltung 1. Durchsuchung der Windows-Netzwerkumgebung 2. Durchsuchung eines gefundenen Netzwerkknotens 3. Durchsuchung des Namensraumes des OPC-Servers 4. Aufbau einer clientseitigen Objekthierarchie 5. Vorbereitung der Aufzeichnung und Start des Datentransfers 6. Zusammenstellung von Rohdatensätzen 7. Weiterverarbeitung und Übergabe an den DataManager Folie 10 von 22

11 Schritt 1: Durchsuchung der Windows-Netzwerkumgebung Suche nach anderen Rechnern Platform SDK: Windows Networking (Windows-API) Suche nach Arbeitsgruppen und Domänen Suche nach einzelnen Rechnern Folie 11 von 22

12 Schritt 2: Durchsuchung eines gefundenen Netzwerkknotens Suche nach installierten OPC-Servern OPC Core Components OpcEnum für den entfernten Zugriff auf die Windows-Registrierungsdatenbank OPC-Server = DCOM-Server Folie 12 von 22

13 Schritt 3: Durchsuchung des Namensraumes des OPC-Servers Suche nach kompatiblen Prozesswerten Modellfabrik-OPC-Server Regalförderzeug Property_1 Bearbeitungszentren Property_1 Property_2 Bearbeitungszentrum_A Property_1 Property_2 Bearbeitungszentrum_B Property_1 Property_2 Endschalter_X1 Property_1 Property_2 Property_3 Endschalter_X2 Property_1 Property_2 Property_3 Umdrehungszahl AccessPath_1 Property_1 AccessPath_2 Property_2 Werkzeugauswahl Property_1 Property_2 Legende: Wurzelknoten Zwischenknoten Prozesswert Aufbau eines hierarchischen Namensraumes eines OPC-DA-Servers Folie 13 von 22

14 Schritt 4: Aufbau einer clientseitigen Objekthierarchie Die OPC-Objekthierarchie spiegelt die AutoSPy-Signalliste wider. Entry-Objekt Server-Objekt Entry-Objekt der Treiberkapselinstanz 1 Server-Objekt der Treiberkapselinstanz 2... Server-Objekt der Treiberkapselinstanz m Server-Objekt_1 Server-Objekt_2... Server-Objekt_m Group-Objekt der Treiberkapselinstanz 1 Group-Objekt der Treiberkapselinstanz 2... Group-Objekt der Treiberkapselinstanz m Group-Objekt_1_1 Group-Objekt_1_2... Group-Objekt_1_n 1 Item-Objekt_1_1 Item-Objekt_1_1_1 Item-Objekt_1_1_2... Item-Objekt_1_1_o 11 Item-Objekt_1_2 Item-Objekt_2_1 Item-Objekt_2_2 Item-Objekt_m_1 Item-Objekt_m_ Item-Objekt_1_n 1 Item-Objekt_2_n 2 Item-Objekt_m_n m Allgemeiner Aufbau einer clientseitigen Objekthierarchie Folie 14 von 22

15 Schritt 5: Vorbereitung der Aufzeichnung und Start des Datentransfers Aufbau der OPC-Nachrichtenpakete Qualitätswert Zeitstempel Prozesswert Benutzung des Softing-Toolkits Zustände der Toolkit-Objekte start() Gestartet connect() disconnect() start() Getrennt connect() disconnect() Verbunden transparente OPC-Kommunikation Möglichkeit der Benachrichtigung über Windows-Messages Möglichkeit der Benachrichtigung über synchrone Callbacks Folie 15 von 22

16 Schritt 6: Zusammenstellung von Rohdatensätzen Wichtige Threads AutoSPy-GUI AutoSPy-DataManager Treiber-Thread einer Treiberkapselinstanz Workerthreads des Softing-Toolkits mit Rohdatensatzzugriff Threadsicherheit Nutzung einer FIFO-Rohdatensatzliste Abspaltung einer Untermenge von Datensätzen für den DataManager-Thread und Übergabe nur dieses Datenvektors Sperrung der Datensatzliste bei jedem Hinzufügen und Entnehmen von Datensätzen Nutzung der angebotenen Mittel des Softing-Toolkits Folie 16 von 22

17 Schritt 7: Weiterverarbeitung und Übergabe an den DataManager Sortierung der Datensätze nach Zeitstempeln Gründe: Race Conditions beim Versand von Netzwerkpaketen sowie bei der Abarbeitung in unterschiedlichen Threads nur lokale Sortierung möglich! Verwerfen von zu alten Datensätzen Konvertierung in ein AutoSPy-Datenformat meist trivial Übergabe an den DataManager blockorientierte Datenhaltung mit unterschiedlichen Datenblocktypen Nutzung des AutoSPy-Datenblocktyps 2 Folie 17 von 22

18 Zusammenfassung und Ausblick Vortrag 1. Aufgabenstellung 2. Benutzte Arbeitsmittel AutoSPy OPC Softing OPC Toolbox 3. Teilschritte der Aufzeichnung 4. Zusammenfassung und Ausblick Anhang a) Fragen b) Präsentation einer lokalen Aufzeichnung Folie 18 von 22

19 Beurteilung und Erweiterungsmöglichkeiten Beurteilung des Ergebnisses einsatzfähiger Treiber, welcher den AutoSPy-Kunden nach einer Anpassung für den Produktkatalog zur Verfügung stehen wird Unterstützung der DA-Spezifikation ab Version 2.0 Implementierung ausgewählter Details aus DA 3.0 intuitive Benutzerschnittstelle für eine minimale Einarbeitungszeit Erweiterungsmöglichkeiten Einrichtung eines Expertenmodus mit mächtigerer Benutzerschnittstelle und größerem Funktionsumfang Triggerung der Aufnahme nach definierten Wertänderungen zur Reduktion der später auszuwertenden Daten Unterstützung von OPC Alarms and Events (parallel zu DA oder in einer separaten Treiberkapsel) Folie 19 von 22

20 Quellenangabe Iwanitz, F.; Lange J.: OPC - Grundlagen, Implementierung und Anwendung; Hüthig, 2005, Heidelberg Softing: OPC-Produktkatalog; Softing: OPC Toolbox C++ Documentation, Version 4.10 (2006); Online-Fassung (deutsch) zu Version 4.10: OPC Foundation: Enterprise Interoperability OPC Unified Architecture Presentation (ARC Forum); Online-Präsentation von Folie 20 von 22

21 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Vortrag 1. Aufgabenstellung 2. Benutzte Arbeitsmittel AutoSPy OPC Softing OPC Toolbox 3. Teilschritte der Aufzeichnung 4. Zusammenfassung und Ausblick Anhang a) Fragen b) Präsentation einer lokalen Aufzeichnung Folie 21 von 22

22 Präsentation einer lokalen Aufzeichnung Vortrag 1. Aufgabenstellung 2. Benutzte Arbeitsmittel AutoSPy OPC Softing OPC Toolbox 3. Teilschritte der Aufzeichnung 4. Zusammenfassung und Ausblick Anhang a) Fragen b) Präsentation einer lokalen Aufzeichnung Folie 22 von 22

23 Schritt 7: Weiterverarbeitung und Übergabe an den DataManager Sortierung der Datensätze nach Zeitstempeln... Konvertierung in ein AutoSPy-Datenformat meist trivial Übergabe an den DataManager... Nutzung des AutoSPy-Datenblocktyps 2: Header Daten Offset der Signaldaten Lesezeitpunkte der Datensätze Signaldaten, geordnet nach Signal und Lesezeitpunkt SO1, SO2,... RT2, RT3,... S1RT1, S1RT2,... S2RT1, S2RT2, (SO... signal offset; RT... read time; S... signal) Folie 23 von 22