OPC-UA-Kommunikation bei der Empa im Detail
- OPC-UA-Transportschicht: Der Empa-Demonstratorenpark ist modular aufgebaut. Für die unterschiedlichen Teilsysteme im Nest-Backbone und den Units sowie in Ehub und Move werden eigene Steuerungen eingesetzt, die über einen OPC-UA-Server und -Client verfügen. Die Teilsysteme kommunizieren per OPC UA untereinander sowie mit dem Twincat-OPC-UA-Gateway in der Cloud, welches alle OPC-UA-Server in Form eines gemeinsamen Servers zur Verfügung stellt. Dies ist zugleich der Zugangspunkt für übergeordnete Systeme wie Datenbank, Forschungstemplate und Scada-System. Die Querkommunikation zwischen den Embedded-PC CX5140 wurde von der Empa mithilfe der in Twincat zur Verfügung stehenden OPC-UA-Client-PLC-open-Funktionsbausteine realisiert.
- OPC-UA-Informationsmodell: Das Nest-Informationsmodell basiert auf Objekttypen für alle Geräte- und Sensorgruppen. Diese Objekttypen unterscheiden Read und Write und beinhalten alle wichtigen Datenpunkte. Pro Gerätegruppe gibt es einen Objekttyp, der sich beliebig oft zu Objekten instanziieren lässt. So ist eine hierarchische Struktur möglich, bei der die Objekte mit unterschiedlicher Auflösung über den Namespace des OPC-UA-Servers abgefragt werden können.
- Machine-to-Machine-Kommunikation: Der Demonstratorenpark umfasst Anlagen mit unterschiedlichen Steuerungen. Alle Mess- und Stellwerte für die Anlagen werden über IO- bzw. Bussysteme in der jeweiligen Steuerung verarbeitet und über die definierten Objekte im OPC-UA-Namespace zur Verfügung gestellt.
- Machine-to-Human-Kommunikation: Jede Anlage verfügt über die zwei Betriebsarten Normal- und Forschungsbetrieb. Im Forschungsbetrieb wird die Logik auf der Anlagensteuerung übersteuert. Hierzu wurde für jeden Aktor ein Funktionsbaustein erstellt, der über zwei OPC-UA-Write-Instanzen für die beiden Betriebsarten angesprochen werden kann.