Was ist OPC DA?

1. Was bedeuten die Begriffe OPC und OPC DA?

Lesen Sie im Folgenden, was sich hinter dem Industriestandard OPC verbirgt und wie die Begriffe OPC, OPC Classic und OPC DA zusammenhängen.

OPC / OPC Classic

OPC steht für Open Platform Communications und definiert einen einheitlichen Standard für den Datenaustausch zwischen verschiedenen Systemen in der Industrie.

Ursprünglich ging es vor allem darum, dass Anwendungen wie SCADA-Systeme (Supervisory Control and Data Acquisition; industrielle Kontroll- und Steuerungssysteme) auf die Daten von Maschinensteuerungen verschiedener Hersteller zugreifen konnten, ohne dafür die individuellen Herstellerprotokolle implementieren zu müssen. Mittlerweile kommunizieren verschiedenste Geräte, Steuerungen und Softwareanwendungen über OPC.

OPC Classic setzt sich aus verschiedenen Spezifikationen zusammen. Diese Spezifikationen beschreiben jeweils unterschiedliche Funktionen, die für den industriellen Datenaustausch relevant sind. Dazu zählen unter anderem der Zugriff auf Echtzeit- oder historische Daten, die Bereitstellung von Daten in besonderen Formaten oder grundlegende Sicherheitsmechanismen.

OPC DA

Die wichtigste der ursprünglichen OPC Spezifikationen ist OPC Data Access (OPC DA). Die Begriffe OPC, OPC Classic und OPC DA werden zum Teil synonym verwendet, da OPC DA das Kernstück der Technologie bildet.

OPC DA regelt den Zugriff auf Echtzeitdaten aus Steuerungen und anderen Datenquellen durch Client-Anwendungen wie SCADA-Systeme. Dazu muss die Datenquelle einen OPC Server implementieren, welcher OPC DA unterstützt und als Schnittstelle für die Bereitstellung der Daten dient.

Daten werden bei OPC DA in Form von Datenpunkten bzw. „Tags“ bereitgestellt, die mit Attributen versehen sind. Ein Datenpunkt kann z.B. die Temperatur einer Maschine sein.

Zu den Attributen gehören:

• Der aktuelle Wert des Datenpunkts (z.B. ein Temperaturwert)
• Die Qualität des Werts (u.a. bedingt durch Datenverfügbarkeit oder Kommunikationsfehler)
• Der Zeitpunkt, zu dem der Wert abgerufen wurde

Eine Anwendung, welche diese Daten abrufen will, muss wiederum einen OPC DA-fähigen OPC Client implementieren.

Weitere OPC Classic Spezifikationen

Neben OPC DA definiert der klassische OPC Standard weitere Spezifikationen. Genau wie OPC DA müssen diese einzeln von OPC Servern und OPC Clients implementiert werden, um die entsprechenden Funktionen zu nutzen.

Beispiele für weitere OPC Classic Spezifikationen:

• OPC Historical Data Access (OPC HDA): Die Historical Data Access-Spezifikation beschreibt die Bereitstellung von und den Zugriff auf historische Datenpunkte, welche durch einen OPC Server gespeichert werden.
• OPC Alarms & Events (OPC AE): Die Alarms & Events-Spezifikation beschreibt die Bereitstellung von Alarmmeldungen und Benachrichtigungen durch einen OPC Server. Indem Meldungen in einheitlichen Formaten bereitgestellt werden, kann das Ereignismanagement im Unternehmen optimiert werden.
• OPC Security: Die OPC Security-Spezifikation definiert die Festlegung von Zugriffsberechtigungen zwischen OPC Client und OPC Server.

2. Zu welchem Zweck wurde OPC DA entwickelt?

Vor der Veröffentlichung des OPC Standards mussten SCADA-Systeme und vergleichbare Anwendungen jede Steuerung über das jeweilige Herstellerprotokoll anbinden. Dazu waren zahlreiche spezielle Treiber notwendig, die zum Teil aufwendig entwickelt werden mussten.

Datenverbindungen mussten einzeln konfiguriert werden, wobei sich der Prozess zum Teil stark unterschied. Dies verursachte hohe Kosten für individuelle Kommunikationslösungen und sorgte u.a. dafür, dass Unternehmen gezwungen waren, sich auf die Produkte einzelner Anbieter zu beschränken.

Auch die Zukunftssicherheit und Skalierbarkeit ließen zu wünschen übrig. Die Kompatibilität solcher individuellen Anbindungen mit neuen Produkten und Technologien war alles andere als garantiert.

Mit OPC bzw. OPC DA wurden diese Probleme adressiert: Anwendungen wie SCADA-, MES- oder ERP-Systeme konnten nun mithilfe eines OPC DA-fähigen Clients auf die Daten von Steuerungen und anderen Systemen zugreifen, ohne dass sie deren Protokoll oder interne Struktur kennen müssen. Damit war die Herstellerunabhängigkeit gegeben, welche den OPC Standard auszeichnet.

Voraussetzung ist, dass die Datenquellen einen OPC Server implementieren, der OPC DA bzw. die gewünschte OPC-Spezifikation unterstützt. Dieser OPC Server kann durch den Hersteller selbst integriert oder bereitgestellt werden, was jedoch vor allem bei vielen älteren Steuerungen und Geräten nicht der Fall ist.

In diesen Fällen kann ein externer OPC Server verwendet werden, der die entsprechenden Herstellerprotokolle beherrscht. Dieser wandelt die Daten von Maschinen in OPC um und stellt sie einheitlich für andere Anwendungen zur Verfügung. Dabei gibt es sowohl OPC Server, die nur einzelne Protokolle implementieren als auch Allround-Lösungen wie den KEPServerEX, der alle industrierelevanten Protokolle beherrscht und zusammen mit den benötigten Treibern erworben werden kann.

3. Nachteile von OPC DA

Der klassische OPC Standard basiert auf der Windows-Technologie COM/DCOM, die zum Zeitpunkt seiner Entwicklung weit verbreitet war. Mithilfe von DCOM können Windows-Prozesse rechnerübergreifend über ein Netzwerk kommunizieren. Damit stellte DCOM eine Schnittstelle zwischen Servern und Clients in der unternehmensinternen Kommunikation dar.

Die enge Verknüpfung von OPC DA mit DCOM brachte jedoch einige entscheidende Probleme mit sich:

• Die Konfiguration der DCOM-Sicherheitseinstellungen stellte sich als große Hürde heraus. Nicht selten wurden die Sicherheitseinstellungen deshalb komplett deaktiviert.
• Eine netzwerkübergreifende, firewall-freundliche Kommunikation war mit OPC DA nur über Umwege möglich. Daten mussten zunächst umgewandelt, über einen OPC Tunnel verschickt und am Zielort wieder entpackt werden (OPC Tunneling).
• OPC Server und OPC Clients waren an das Betriebssystem Windows gebunden, eine Plattform- bzw. Hardwareunabhängigkeit war somit nicht gegeben.

Um diese Schwächen zu beheben, wurde im Jahr 2008 der Nachfolger des klassischen OPC Standards veröffentlicht: OPC Unified Architecture (kurz: OPC UA). OPC UA integriert alle wichtigen Funktionen des OPC Classic Standards, ist als serviceorientierte Architektur leicht erweiterbar und im Gegensatz zu seinem Vorgänger plattformunabhängig. Außerdem bietet OPC UA Möglichkeiten zur komplexeren Beschreibung von Daten. Die Kommunikation erfolgt bei OPC UA über die gängigen Internetprotokolle TCP/IP und SOAP/HTTPS.

4. Wie kann ich von OPC DA auf OPC UA umstellen?

Auch wenn OPC Classic / OPC DA in der Industrie noch vielfach eingesetzt wird, ist OPC UA klar überlegen. OPC UA bietet nicht nur erweiterte Funktionalitäten, sondern auch höhere Sicherheit und behebt grundlegende Konfigurationsprobleme des klassischen OPC Standards.

Bei der Integration neuer Systeme sollte daher immer OPC UA statt OPC DA eingesetzt werden.

Doch was ist mit bestehenden OPC DA-Anbindungen? Ein Update für ältere OPC Server ist oft nicht ohne Weiteres möglich und schwerwiegende Eingriffe in die Systeminfrastruktur nicht gewünscht.

Eine sehr einfache Lösung bietet die OPC Connectivity Suite. Diese beinhaltet Treiber für den KEPServerEX, die es möglich machen, OPC DA-Server ohne Änderungen in die moderne OPC UA-Infrastruktur zu integrieren. Ein KEPServerEX mit der Connectivity Suite greift als OPC DA Client auf die Daten von OPC DA Servern zu und stellt diese dann über OPC UA wieder zur Verfügung.

Mit der Connectivity Suite behalten Sie Ihre alten OPC DA Anbindungen bei und profitieren dennoch von der erhöhten Sicherheit und Funktionalität des OPC UA Standards.

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