OPC (OLE for Process Control) ist die weltweit am stärksten verbreitete standardbasierte Methode für Datenkonnektivität. Mit ihr lässt sich die Kommunikation zwischen Geräten, Controllern und/oder Anwendungen herstellen, unabhängig von den verschiedenen Treibern. Der Erfolg von OPC bei der Realisierung wirklich anbieterunabhängiger Verbindungen liegt darin, dass OPC die Implementierungseigenschaften von Datenquelle (z.B. SPS) und Datenempfänger (z.B. HMI) abstrahiert. So lassen sich die Daten zwischen ihnen austauschen, ohne dass sie etwas über das Verbindungsprotokoll und die interne Datenorganisation des jeweils anderen wissen müssen.

OPC von Klassik bis Unified Architecture

Der OPC-Standard beruht auf mehreren Spezifikationen, die in drei Hauptbereiche eingeteilt werden können: OPC Klassik, OPC .Net 3.0 und OPC Unified Architecture (UA). Zu den am weitesten verbreiteten Spezifikationen des klassischen OPC-Standards zählen OPC DA zur Übertragung von Echtzeitdaten, OPC HDA zur Übermittlung von Verlaufsdaten (bzw. historischen Daten) sowie OPC A&E, womit sich Alarme und Ereignisse übermitteln lassen. Die- se OPC-Varianten basieren auf den binären Microsoft-Kommunikationsprotokollen COM (Component Object Model) und DCOM (Distributed Component Object Model). Alle Steuerungssysteme, Maschinenschnittstellen, Automationsanwendungen etc., die auf der Win-dows-Plattform basieren, können mit OPC Klassik reibungslos Daten austauschen.

Der Standard OPC .Net 3.0, vorher auch bekannt als OPC Express Interface (OPC Xi), schließt die Lücke zwischen der .Net-Technologie von Microsoft und OPC Klassik. OPC .Net 3.0 ermöglicht es Entwicklern, problemlos OPC-Clients und -Server zu generieren, indem sie die neuesten .Net-Entwicklungswerkzeuge nutzen. Diese Spezifikation enthält im Gegensatz zur klassischen Variante so genannte Managed Code Applications. Sie sind in der Lage, den integrierten COM Interop Layer zu nutzen, um die Kommunikation mit den klassischen OPC-Servern zu ermöglichen. OPC .Net 3.0 bietet darüber hinaus eine höhere Sicherheitsstufe durch die integrierte Authentifizierung, Autorisierung und Datenverschlüsselung.

Die vielseitigste und wohl auch zukunftsfähigste Spezifikation ist OPC UA, die seit Anfang 2009 allgemein anerkannt ist. Die OPC Foundation hat OPC UA geschaffen, um den Datenaustausch noch einfacher, sicherer und interoperabler zu gestalten. Auf Basis einer serviceorientierten Architektur (SOA) und unabhängig von der Microsoft-Technologie DCOM kann OPC UA die klassischen Ausprägungen (OPC DA, OPC HDA, OPC A&E) umsetzen. Dies bietet eine Verbindung zwischen der Unternehmensleitebene mit Unix-Systemen und eingebetteten Automatisierungskomponenten mit unterschiedlichen Windows- und Nicht-Windows-Betriebssystemen. Das OPC-UA-Sicherheitskonzept basiert auf den Internetstandards und umfasst Möglichkeiten der Benutzerauthentifizierung, Signierung von Nachrichten und Verschlüsselung von Nutzerdaten. Mit OPC UA ist der Datenzugriff auch über Internet und Firewall möglich, da es ein eigens ent-wickeltes TCP-basiertes OPC-UA-Binärprotokoll für den Datenaustausch enthält. Zusätzlich lässt sich jede Nachricht über einen HTTP- oder jeden anderen Port weitergeben. Darüber hinaus verfügt OPC UA mit konfi-gurierbaren Timeouts, automatischer Fehlererkennung und Recovery-Mechanismen über ein komplettes Instrumentarium, um Datenverluste zu verhindern und hochverfügbare Systeme sicherzustellen.

Einer für alle

Um heute Interoperabilität zu gewährleisten, wird für jedes Gerät in der Prozessindustrie ein eigener OPC-Server benötigt. Die Verwendung von mehreren OPC-Servern zur Verbindung aller Geräte und Applikationen kann dazu führen, dass die in- ternen Kommunikationsstrukturen unübersichtlich werden. MatrikonOPC verfolgt daher den Ansatz der universellen Konnektivität und bietet mit dem Universal Connectivity Server (UCS) ein einziges Framework für alle benötigten OPC-Server. Ein Unternehmen der Prozessindustrie beispielsweise benötigt damit nur noch einen Server, das UCS-Framework, um die Konnektivität mit allen gängigen Steuerungssystemen und -anwendungen herzustellen. Der Universal Connectivity Server unterstützt den Plug-in-Ansatz, sodass das Unternehmen damit in kürzester Zeit die Protokolle von neuen Geräten integrieren und den Informationsfluss sicherstellen kann. Außerdem wird dadurch der Aufwand für das Konfigurieren und Anpassen neuer OPC-Server reduziert. Egal, auf welche Daten aus dem neu hinzuzufügenden Gerät oder der Anlage ein Unternehmen zugreifen möchte (OPC DA, OPC HDA, OPC A&E, OPC UA oder OPC .Net), der UCS agiert wie ein Gateway und integriert alle OPC-Standards.

Ein europäisches Unternehmen aus der Prozessindustrie nutzt beispielweise den Universal Connectivity Server von MatrikonOPC. Die Geräte und Maschinen haben Plug-ins für Siemens, Mitsubishi, Omron und Modbus. Mit dem UCS können über diese verschiedenen Protokolle und Schnittstellen die Daten jetzt problemlos an das Scada-System und in die SQL-Server-Datenbank übermittelt werden. Da das Framework von Matri-konOPC alle Protokolle sowie die verschiedenen OPC-Spezifikationen erkennt, entsteht für das Unternehmen kein Konfigurations- und Anpassungsaufwand.

Sichere und zukunftsfähige Kommunikation

Der Universal Connectivity Server lässt sich auch als „kleines" Identity-Management-System einsetzen. Über das Framework können die verschiedenen Nutzer identifiziert und somit auch die Zugriffe auf die verschiedenen Geräte aufgezeigt und verwaltet werden. Dadurch wird die Sicherheit der Kommunikation mit dem UCS deutlich erhöht. Über nur ein OPC-Framework lassen sich die verschiedensten Protokolle integrieren. Die Investitionen in marktgängige Geräte sind somit geschützt und es ist für durchgängige und verlässliche Daten gesorgt. Darüber hinaus gehen auch Investitionen in bestehende OPC-Server nicht verloren, da eine Migration auf das neue OPC-Framework des UCS möglich ist.

Dipl.-Ing. Jason Fletcher, Regional Manager MatrikonOPC EMEA der Matrikon Deutschland AG in Köln ( www.matrikonopc.de )