OPC UA是一項開放標準,適用于從機器到機器間(M2M)的水平通信和從機器直到云端的垂直通信。
該標準獨立于供應(yīng)商和平臺,支持廣泛的安全機制,并且可以與 PROFINET 共享同一工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)。
OPC UA通信的特性及優(yōu)勢特性: 獨立于供應(yīng)商和平臺 集成的安全概念(加密、簽名和驗證) 一致、端到端,并可擴展 信息模型和語義服務(wù) 與PROFINET 不受限制的并行傳輸優(yōu)勢: 標準化接口和廣泛的可用性 直接按照協(xié)議進行安全通信,無需額外硬件 跨所有自動化層的直接連接和通信 簡單明了的數(shù)據(jù)解釋 基于以太網(wǎng)的簡單網(wǎng)絡(luò),使用現(xiàn)有的工業(yè)以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施 簡單機器集成用的****化接口(配套規(guī)范)具有 OPC UA接口+支持工具的西門子產(chǎn)品和系統(tǒng)西門子為全集成自動化(TIA)提供從現(xiàn)場層擴展到控制和操作層的全面硬件和軟件組合。
作為開放的通信標準,OPC UA 在整個 TIA 產(chǎn)品組合中扮演著重要的角色。
圖1:產(chǎn)品概覽應(yīng)用示例內(nèi)容及軟/硬件需求此應(yīng)用示例的內(nèi)容為了實現(xiàn) OPC UA 客戶端與 SIMATIC S7-1500 的服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交換,這個應(yīng)用示例將向您詳細介紹 SIMATIC S7-1500 的 OPC UA 服務(wù)器的配置以及如何通過 OPC UA 客戶端軟件連接 S7-1500 服務(wù)器。
用于測試用途的 OPC UA 客戶端● Unified Automation 的 “UaExpert”。
可免費使用的功能豐富的客戶端: 下載 UaExpert 的鏈接 ( https://www.unified-automation.com/downloads/opc-ua-clients.html ) ● OPC Foundation 的 “UA Sample Client” 。
在 OPC Foundation 注冊的用戶可免費使用該客戶端:下載 OPC Foundation 示例客戶端的鏈接 ( https://opcfoundation.org )S7-1500 配置 OPC UA 服務(wù)器的軟/硬件需求已獲得操作 OPC UA 功能的運行系統(tǒng)許可證。
TIA Portal V14 以及S7-1500 V2.0以后開始支持OPC UA服務(wù)器功能,除 S7-1500 標準 CPU 之外,這一特性同樣適用于 S7-1500F、S7-1500T、S7-1500C、S7-1500pro CPU、ET 200SP CPU、SIMATIC S7-1500 軟件控制器和 PLCSIM Advanced。
S7-1500 CPU 上所有集成的 PROFINET 接口,均可用于訪問該 CPU 的 OPC UA 服務(wù)器。
不能借助 CP 或 CM 通過自動化系統(tǒng)的背板總線直接訪問 CPU 的 OPC UA 服務(wù)器。
下表列出了不同版本所支持的功能。
表1:OPC UA功能列表S7-1500 的 OPC UA 服務(wù)器實驗環(huán)境在本應(yīng)用實例中,使用以下產(chǎn)品配置 OPC UA 服務(wù)器。
圖2:實驗環(huán)境軟件:TIA V15.1UA Expert V1.5.1硬件:CPU 1511-1PN V2.6配置 S7-1500 的 OPC UA 服務(wù)器1、使能 OPC UA 服務(wù)器S7-1500的 OPC UA 服務(wù)器默認是禁用的,下面介紹如何使能一個簡單的 OPC UA 服務(wù)器1.1、導航至 CPU 的屬性常規(guī)界面選擇 OPC UA 服務(wù)器常規(guī)選項激活 OPC UA 服務(wù)器,如下圖。
圖3. 使能OPC UA服務(wù)器1.2、導航至 "CPU 屬性>運行系統(tǒng)許可證> OPC UA" 選擇選擇所需許可證類型,如下圖4。
運行 S7-1500 CPU 的 OPC UA 服務(wù)器需要使用許可證。
所需的許可證類型取決于相應(yīng) CPU 的性能。
將許可證類型分為以下幾類:● SIMATIC OPC UA S7-1500 小型(CPU 1511、CPU 1512、CPU 1513、ET 200SP CPU、CPU 1515SP PC 需要使用這種類型)● SIMATIC OPC UA S7-1500 中型(適用于 CPU 1515、CPU 1516、軟件控制器 CPU 1507、CPU 1516pro-2PN)● SIMATIC OPC UA S7-1500 大型(CPU 1517、CPU 1518 需要使用這種類型)圖4. 運行許可證1.3、導航至 "CPU 屬性>OPC UA>常規(guī)" 選項設(shè)置 OPC UA 應(yīng)用名稱,也可以使用默認名稱,如下圖5。
請注意,證書上需要輸入應(yīng)用程序名稱(主題備用名稱),并且更改應(yīng)用程序名稱后可能需要再次生成現(xiàn)有證書。
圖5. 應(yīng)用名稱1.4、導航至 "CPU 屬性>OPC UA>服務(wù)器" 選項設(shè)置服務(wù)器會話數(shù)量限制以及采樣發(fā)布的*短間隔,無特殊需求也可以使用默認設(shè)置,如下圖6。
● 會話*大超時,在該字段中指定在不進行數(shù)據(jù)交換的情況下 OPC UA 服務(wù)器關(guān)閉會話之前的*大時長。
允許值在 1 到 600000 秒之間。
● *大 OPC UA 會話數(shù),在該字段中指定 OPC UA 服務(wù)器啟動并同時操作的*大會話數(shù)。
*大會話數(shù)取決于 CPU 的性能。
每個會話都會占用資源。
● *大注冊節(jié)點數(shù),在該字段中指定 OPC UA 服務(wù)器注冊的*大節(jié)點數(shù)。
*大注冊節(jié)點數(shù)取決于 CPU 的容量,并會在組態(tài)字段內(nèi)容時顯示(將光標放在字段中)。
每次注冊都會占用資源。
● *短采樣時間間隔, 在“*短采樣時間間隔”中,可設(shè)置 OPC UA 服務(wù)器記錄 CPU 變量值并與以前值相比較檢查是否發(fā)生變更的時間間隔。
● *短發(fā)布時間間隔, 在“*短發(fā)布時間間隔”中,可設(shè)置變量值發(fā)生改變時服務(wù)器通過新值向客戶端發(fā)送消息的時間間隔。
● 所監(jiān)視元素的*大數(shù)量,在該字段中指定該 CPU 的 OPC UA 服務(wù)器可同時監(jiān)視值更改的*大元素數(shù)量。
監(jiān)視會占用資源,可監(jiān)視元素的*大數(shù)量取決于所用的 CPU。
圖6. 選項1.5、編譯硬件并下載就可以啟用一個簡單的 OPC UA 服務(wù)器,服務(wù)器在其標準配置中允許任意客戶端進行連接,如下圖7所示。
如果需要管理客戶端證書以及訪問認證管理請繼續(xù)進行下面配置。