5 Підсистема введення/виведення. OPC
Download as PPT, PDF0 likes259 views
Людино-машинні інтерфейси та SCADA. Підсистема введення/виведення.OPC
More Related Content
What's hot (20)
Similar to 5 Підсистема введення/виведення. OPC (20)
More from Пупена Александр (15)
Recently uploaded (13)
5 Підсистема введення/виведення. OPC
- 1. Людино-машинні інтерфейси та SCADA Підсистема введення/виведення. OPC автор і лектор: Олександр Пупена (pupena_san@ukr.net) зворотній зв’язок по курсу: Інтернет-форум АСУ в Україні (www.asu.in.ua) 13.10.2020 1
- 3. 3 Передумови виникнення ОРС Вибір іншої промислової мережі, яка б підтримувалась з боку SCADA та контролеру. Написання спеціального драйверу, якого не існує в SCADA, для забезпечення зв’язку з контролером. Заміна частини одних контролерів іншими, для яких є драйвери зв’язку. Використання шлюзів для промислових мереж. Використання “універсального драйверу” зі стандартним інтерфейсом. SCADA X драйвер ЛОМИКОНТ Modbus MPI Підключення декількох контролерів до SCADA- програми "Сеть ЛОМИКОНТ" M340 S7-300 Л-110 ПК драйвер Modbus драйвер S7-MPI Варіанти способів інтеграції програмних продуктів з засобами автоматизації різних виробників на прикладі SCADA.
- 4. 4 Стандарти ОРС OPC DA (Data Access) – специфікація доступу до даних реального часу; OPC AE (Alarms & Events) – для реалізації задач попереджувально-аварійних сигналізацій; OPC HDA (Historical Data Access) – для реалізації задач ведення архіву та доступу до архівних даних; OPC DX (Data eXchange) – для безпосереднього обміну між ОРС-серверами; OPC XML – для обміну даними через інтермережі за допомогою структур XML на базі WEB-сервісів та SOAP; OPC Batсh – для реалізації управління рецептурними задачами. OPC UA (United Architecture) – самий новий платформо-незалежний стандарт, який об’єднує функції всіх наведених вище специфікацій, але функціонує не на базі СОМ а WEB-сервісах . OPC A&E Client Alarm Management OPC HDA Client Trend Display OPC A&E Server OPC HDA Server COM/DCOM OPC DA Client SCADA COM/DCOM OPC DA Server OPC DA Server PLCPLC DCSDCS залежні від виробника Специфікації ОРС. OPC – OLE For Process Control - базуються на СОМ: OPC DA, AE, HDA, DX, Batch Перші версії Нові версії OPC – Open Platform Communications - базуються на WEB технологіях HTTP/XML/SOAP а не на СОМ Розробник OPC Foundation – некомерційна організація заснована групою всесвітньо-відомих компаній виробників ПТЗ автоматизації, що розвиває та підтримує стандарти (www.opcfoundation.org) Архітектура Клієнт-Серверна архітектура, мультисерверність та мультиклієнтність
- 5. 5 Функціонування ОРС DA з точки зору інтегратора SCADA програма "SamplSCADA" Функціонування ОРС з точки зору інтегратора змінні реального часу SCADA драйвер для X драйвер для Y змінні реального часу OPC драйвер для Z ОРС-Сервер "Sampl.OPC" Інтерфейс ОРС ПК ПЛК1 ПЛК2 1 ПЛК3 1 ПЛК4 31 змінні реального часу OPC ОРС-Сервер "Exmpl.OPC" драйвер для Q Інтерфейс ОРС драйвер ОРС Client Для реалізації зв’язку через ОРС DA: • Налаштувати OPC-Сервер за допомогою спеціалізованої програми-конфігуратора: створити всі необхідні змінні сервера, тобто дати їм ім’я (ItemID) та вказати джерела даних в ПЛК, на які вони посилаються. • В SCADA-програмі вказати: • назву ОРС-Сервера, з яким необхідно зв’язатися (ProgID). У нашому прикладі це будуть два сервери "Sampl.OPC" та "Exmpl.OPC". Інколи SCADA надає можливість вибору ProgID зі списку зареєстрованих ОРС-Серверів. • для вибраної змінної в якості джерела даних вказати ім’я на ОРС-Сервері, тобто ItemID, що був створений на 1-му кроці. Як правило ItemID вибирається зі списку, який надає Browser на стороні ОРС- Клієнта.
- 6. 6 Функціонування ОРС DA з точки зору інтегратора (Приклад) Citect Схема обміну даним SCADA Citect з використанням ОРС. Temperat ure Modbus RTU Schneder-Aut.OFS ПК Pressure VIPA.OPCServer MPI Інтерфейс ОРС VIPA 200 TSX Micro PLC2 PLC1 %MW100 MW100 Інтерфейс ОРС драйвер ОРС Client T1 P1 Конфігурування ОFS Конфігурування VIPA-OPC.
- 7. 7 Функціонування ОРС DA з точки зору інтегратора (Приклад) Citect Схема обміну даним SCADA Citect з використанням ОРС. Temperat ure Modbus RTU Schneder-Aut.OFS ПК Pressure VIPA.OPCServer MPI Інтерфейс ОРС VIPA 200 TSX Micro PLC2 PLC1 %MW100 MW100 Інтерфейс ОРС драйвер ОРС Client T1 P1 Створення в Citect IODevices, прив’язаних до OPC- серверів .Створення в Citect Variable Tags .
- 8. Принципи функціонування ОРС DA 8
- 9. 9 Принципи функціонування ОРС DA. Модель взаємодії. SCADA ПЛК %MW100 %MW101 %MW102 %MW103 OPC Client 435,45 438,49 Group 1 Item1 Item2 Group 2 Item3 Item4 драйвери зв’язку дані змінна1 змінна2 змінна3 змінна4 конфігуратор OPC конфігураційні дані Прикладна програма X Group 3 Item5 Item6 OPC Server 438,49435,45 OPC Client Принципи функціонування ОРС DA ПК VAR1 VAR2 VAR3 VAR4 OPC Server – прикладна програма, яка надає доступ до обєктів через ОРС інтерфейси OPC Client – прикладна програма, яка користується обєктами ОРС Серверу через ОРС інтерфейс OPC ProgID – символьний ідентифікатор програми ОРС Серверу OPC Item – обєкт ОРС Серверу, що асоціюється з джерелом даних OPC ItemID – унікальний в межах серверу ідентифікатор джерела даних Value – властивість OPC Item що асоціюється зі значенням джерела даних; TimeStamp – властивість OPC Item що асоціюється з часом останнім відновлення; Quality - властивість OPC Item що асоціюється з якістю джерела даних; OPC Group – обєкт Серверу, який призначений для виконання групових операцій з OPC Item, належить Клієнту OPC Browser – обєкт Серверу, який дозволяє проводити навігацію по простору імен ItemID
- 10. 10 Принципи функціонування ОРС DA. Механізми читання та запису даних процесу Підписка ОРС-client Виклик myGroup.IsSubscribed myGroup_DataChange() myGroup_AsyncReadComplete() myGroup_DataChange() ОРС-server синхронне читання myGroup.AsyncRead() ОРС-client ОРС-server асинхронне читання періодичне читання з оповіщенням Відповідь Виклик Відповідь Оповіщення Оповіщення ОРС-client ОРС-server myGroup.SyncRead() Способи читання OPC- Item в ОРС-Group ОРС client Виклик myGroup_AsyncWriteComplete() ОРС server синхронний запис myGroup.AsyncWrite() ОРС client ОРС server асинхронний запис Відповідь Виклик Відповідь myGroup.SyncWrite() Способи запису OPC Group
- 11. 11 Ідентифікація даних ОРС. ItemID OPC ItemID – унікальний в межах серверу ідентифікатор джерела даних, правила найменування не визначається стандартом OPC Browser – обєкт Серверу, який дозволяє проводити навігацію по простору імен ItemID PLC_Difuz Tag Tag Tag F_vyrobn F_recyrk F_300 F_120 T_kolon T_oshpar F_sp F_value F_Kp root(корінь) branch(гілка) leave(лист) - Item ItemID="PLC_Difuz.F_recyrk.F_value" OPC Browser. Простір імен ItemID може бути доступний у вигляді: - списку (flat) - ієрархічне дерево (hierarchical)
- 12. 12 Робота з віддаленим ОРС Сервером SCADA ПЛК2 драйвери зв’язку OPC Server DCOM TCP/IP TCP/IP DCOM ПЛК1 OPCServer2 OPC Client драйвери зв’язку OPC Server OPCServer1 ПЛК3 драйвери зв’язку OPC Server TCP/IP DCOM OPCServer3 DCOM DCOM ПЛК4 ПК1 ПК2 ПК3 192.168.1.1 192.168.1.2 192.168.1.3 Приклад з’єднання трьох пристроїв через DCOM Послідовність - на вузлах серверу ОРС Серверу та ОРС Клієнту налаштовується DCOM та брандмауери ; - в ОРС Клієнті крім ProgID вказується Server Node Вимоги - вузли ОРС Серверу та ОРС Клієнту в межах одного домену або робочої групи - на вузлах запущені необхідні служби (RPC, COM …) - на вузлах налаштовані брандмауери
- 13. 13 Область застосування ОРС SCADA ПЛК1 драйвери зв’язку OPC Server SCADA OPC Client ПЛК2 драйвери зв’язку OPC Server DCOM ПЛК3 SCADA ПК1 ПК2 ПК3 MES- програма OPC Client ПК4 Excel OPC Client ПК5 Приклад використання ОРС в якості моста SCADA програма "SamplSCADA" приклад «класичного» використання ОРС змінні реального часу SCADA драйвер для X драйвер для Y змінні реального часу OPC драйвер для Z ОРС-Сервер "Sampl.OPC" Інтерфейс ОРС ПК ПЛК1 ПЛК21 ПЛК31 ПЛК43 1 змінні реального часу OPC ОРС-Сервер "Exmpl.OPC" драйвер для Q Інтерфейс ОРС драйвер ОРС Client
- 14. Недоліки OPC DA • на COM: • тільки Windows/тільки PC • складності DCOM • небезпечний (чорний ящик) • не прозорий для Інтернета/IIoT • проблеми адресації (немає чітких правил, адресація тільки всередині сервера, глибока ієрархія…) • декілька різних специфікацій (DA, HDA, AE, Batch) 14
- 15. Основні концепції OPC UA: інформаційна модель
- 16. Вступ в OPC UA Єдиний стандарт для різних задач: • інформаційні моделі: • DA - Data Access • AC - Alarms & Conditions • HA - Historical Access • Prog - Programs • свої • розширення
- 17. Комунікаційна архітектура https://reference.opcfoundation.org/v104/Core/docs/Part6/4/ https://reference.opcfoundation.org/v104/Core/docs/Part6/7.6/ Transport Mapping URL OPC UA TCP opc.tcp://localhost:4840/UADiscover y OPC UA WebSockets opc.wss://localhost:443/UADiscovery OPC UA HTTPS https://localhost:443/UADiscovery Кодування даних • XML/text; • UA Binary; • JSON.
- 18. Об’єктна модель • Client-Server • Сервер надає сервіси, при підключенні говорить які доступні • данні і сервіси доступні через об'єкти • об'єкти мають методи, властивості, події … • об'єкти і їх складові пов'язані в адресні простори (Address Space)
- 19. Адресний простір Object - folder Object Data Variable Method Property • об'єкти і їх частини – вузли • вузли ідентифікуються в адресному просторі
- 20. Модель вузла • атрибути (набор характеристик) • посилання (організація зв'язку вузлів)
- 21. Модель вузла: атрибути Атрибути: • не видимі (не представлені) як вузол в адресному просторі • елементарні дані про вузол • набір атрибутів незмінний • набір залежить від класу об'єкта • зчитуються/пишуться • мають: ID, ім'я, опис, тип даних, індикатор
- 22. Класи вузлів • Object (обєкт) – аналогія екземпляра в ООП • Variable (змінн) – зміст об'єкта • Method (Метод) • View (прдеставлення) – організація свого виду адресного простору • ObjectType (тип обєкту) – аналогія класу об'єкта в ООП • VariableType (тип змінної) – означує набір властивостей для змінної • ReferenceType (тип посилання) • DataType (тип даних) • означує • набір атрибутів • типів посилань • не розширюються (не можна добавити свій)
- 23. Object • Контейнер (посилань) для методів, змінних, властивостей, інших об'єктів; сам не містить значення • може ініціювати події (для ідентифікації події)
- 24. Variable • Представляють зміст об'єкта (об'єкт не має атрибута Value) • Читання, запис, підписка • Типи Variables: • Properties (Властивості) • DataVariables (Змінні даних)
- 25. Variable - DataVariable • представляють зміст об'єкту • можуть включати (посилання) інші об'єкти і властивості
- 26. Variable - Property • для опису об'єкта/змінної • добавляються за необхідності (атрибути добавити не можна) • не можуть мати вкладених властивостей
- 28. Method • для дії над об'єктом (в контексті об'єкта) • приймають аргументи • повертають результат • повинні виконуватися швидко, в іншому випадку - Programs
- 30. Ідентифікація вузлів OPC UA NodeID – унікальний ідентифікатор вузла на сервері: • Namespace Index • Identifier Type • Identifier
- 31. Namespace Index • посилається по номеру на URI простору імен NS • в межах NS ID унікальні • глобальні URI або локальний сервер • список URI зберігається в таблиці Namespaces, індекс списку и є Namespace Index • таблиці і індекси можуть змінюватися від сесії до сесії, 0 – завжди OPC UA
- 32. Ідентифікатори Identifier type – формат і тип даних NodeID: • Numeric, String, GUID, opaque (ByteString) Identifier – сам ідентифікатор
- 33. Ідентифікатори: XML-нотація <namespace index> - індекс простору імен, якщо 0 можна не писати <identifier type>: • i – NUMERIC (UInteger); • s – STRING (String); • g – GUID (Guid); • b – OPAQUE (ByteString) <identifier> - у форматі string ns=2;s=MyTemperature namespace index 2, string identifier i=2045 namespace index 0, numeric identifier ns=1;g=09087e75-8e5e-499b- 954f-f2a9603db28a namespace index 1, GUID identifier ns=1;b=M/RbKBsRVkePCePcx24o RA== namespace index 1, Opaque/ByteString identifier
- 35. Читання/запис в OPC UA
- 36. Підписка
- 37. Підключення до OPC UA
- 38. Endpoints • усі параметри підключення в кінцевих точках (endpoint) • URL: протокол + адреса • Security Policy – алгоритм безпеки і размір ключа • Message Security Mode – рівень безпеки для повідомлень • User Token Type – тип автентифікації • Discovery Server (LDS) – для означення серверів • OPC UA сервер надає як мінімум одну кінцеву точку без захисту, що дає перелік доступних кінцевих точок LDS - opc.tcp://targetHost:4840
- 39. Утиліти
- 40. Тестові сервери: OPC Unified Architecture Server
- 41. Тестові сервери node-opcua wiki publicly available OPC UA Servers and Clients http://opcuaserver.com Name Endpoint URL Vendor Vendor web site Local Discovery Server opc.tcp://opcuaserver.com:4840 OPC Foundation https://opcfoundation.or g OPC UA C++ Demo Server opc.tcp://opcuaserver.com:48010 Unified Automation https://www.unified- automation.com OPC UA Demo Weather Server (provides real weather data with 15 minute rate for majority of countries and cities around world) opc.tcp://opcuaserver.com:48484 Open source project at GitHub
- 43. Для Android (Prosys OPC UA Client) opc.tcp://opcuaserver.com:48010 1 2 3 4 5 6 2 7 1 8
- 44. HMI з OPC UA для Android (Suppanel HMI)1 https://youtu.be/35Tt8GHt58U 2 3 4 5 6 7 opc.tcp://opcuaserver.com:48010 8
- 45. HMI з OPC UA для Android (Suppanel HMI) https://youtu.be/35Tt8GHt58U 1 2 3 4 5 тримати 6 7 8 9 10 подвійний 11 45
- 46. SCADA – клієнти (Citect)
- 47. SCADA – клієнти (Citect)
- 48. SCADA – клієнти (zenon)