Агент данных OPC UA

Настроим агент данных на трансляцию данных из OPC UA сервера. Одновременно оставим без изменения трансляцию из ADS переменных. Пусть ADS работает параллельно с OPC UA. Активируйте конфигурацию каждый раз, когда изменяете что-либо в схеме агента. Он перезапустится с новой схемой автоматически.

ПКМ по пустому месту → Add Gate (OpcUaDevice). В окне `Properties` ввести в поле`Url` адрес своего OPC UA сервера: opc.tcp://192.168.1.100:4840. Добавьте канал подписчика: Add Channel (Subscriber), стрелка вниз 🡇.

Теперь открываем окно `Target Browser`, закладка `OpcUa`, добавляем OPC UA сервер контроллера, выбираем необходимые объекты-переменные и тащим их на "подписчика".

Возможно понадобится донастроить переменные подписчика. В моем случае Агент добавил мусор в имя переменной ns=4;s=MAIN.nCounter. Исправляется в окне `Properties`, поле `URN` и превращается в MAIN.nCounter. Ниже в примере исправлена только одна переменная-символ:

>>> {"Timestamp":"2020-11-06T11:48:08.151","GroupName":"_MQTT Broker_28","MAIN.nCounter":-1946,"ns=4;s=MAIN.rCounter":784486.0}
>>> {"Timestamp":"2020-11-06T11:48:09.150","GroupName":"_MQTT Broker_28","MAIN.nCounter":-1846,"ns=4;s=MAIN.rCounter":784586.0}
>>> {"Timestamp":"2020-11-06T11:48:10.150","GroupName":"_MQTT Broker_28","MAIN.nCounter":-1746,"ns=4;s=MAIN.rCounter":784686.0}

Облачный коплер EK9160

Теперь в станок можно установить коплер EK9160, который будет автоматически собирать сигналы и регулярно жаловаться в облако на фрезеровщика Федора, когда тот в очередной раз запорет фрезу. В конце же месяца региональный менеджер выведет на "плазму" тренд аналитики и все поймет.

• Он тупой (я про коплер) и без мастер-контроллера во главе, зато умеет собирать сигналы и отдавать данные сразу в облако. Программированию коплер не поддается.
• Легко конфигурируется сам и предоставляет доступ к своим модулям на шине через веб-страничку.
• Существует возможностью сохранять и восстанавливать настройки модуля из локального файла.
• Поддерживает EL, EP и другие подчиненные модули шины EtherCAT.
• Отзывчивый и быстрый, со свичом для организации ромашки (сосиски, daisy chain) из роутеров.
• Есть физическая переключалка для простой настройки IP-адреса.
• На борту установлена микро-SD карта объемом 2 гигабайта. Сюда коплер складывает данные, когда облако не доступно.
• Батарейки входят в комплект. Благодаря чему, всегда тикают часы реального времени (RTC). Синхронизация происходит через протокол SNTP. Питание ему все равно необходимо: батарейка подпитывает только часы.
• К коплеру можно подключить коммуникационные модули (например, CAN и/или PROFIBUS) и построить гетерогенную сеть.
• Push-технология избавляет от входящих подключений — это позволяет безопасно и удобно интегрировать коплер в существующую сетевую инфраструктуру. Достаточно просто подключить его к локальной сети с выходом в интернет.

Еще раз — этот коплер независим (standalone). Ему не нужны мастера и другие контроллеры. Именно поэтому его очень удобно встраивать в отдельно стоящие станки, исполнительные механизмы и другие объекты.

TwinCAT интернет вещей

30 марта продукт-манагер Деймон Томпсон (Daymon Thompson) провел очередной вебинар на тему "'эффективного и стандартизированного доступа к облачным технологиями", и как это вообще будет в TwinCAT. И, если кратко — TwinCAT великолепный инструмент с большими возможности и сумасшедшим набором инструментов для контроля и управления промышленным оборудованием, а теперь там еще и IoT-протоколы будут.

Затем бла-бла-бла и к 12 странице начинается рассказ про сервер предприятия и SCADA-систему, которая:

+ Хорошая безопасность

-- Высокая стоимость.

-- Требует высококвалифицированного персонала.

-- Сложен в обслуживании.

-- Плохо масштабируется.

Чуть позже, что лучшим решением будут облачные сервисы (cloud services), которые:

+ Низкая стоимость.

+ Не требуют высококвалифицированного персонала.

+ Просты в обслуживании.

+ Великолепно масштабируются.

+ Хорошая безопасность.

Приводятся примеры публичных/открытых облачных сервисов:

• Microsoft Azure
• Amazon Web Services
• Google Cloud Platform (англ.)

Издатель-подписчик

Вся система крутится вокруг концепции издатель-подписчик: ПЛК — издатель данных; облако предоставляет сервис подключений, называемый "брокер сообщений" (Message Broker); смартфон выступает в роли подписчика, подключающийся к брокеру. Вся это матрешка работает и в обратную строну: смартфон-издатель → брокер сообщений ← ПЛК-подписчик. Причем, с направлением стрелок я не ошибся. Об этом — чуть позже.

Преимущества такой организации:

• Устройства не нуждаются в информации друг о друге (тип, скорость, конфигурация, и т. п.). Им не нужно знать где они расположены, когда и кто подключится. Все приложения обособлены и существуют сами по себе. Поддерживается высокая степень независимости.
• Цимес в отсутствии входящих подключений: только исходящие подключения, не нужно настраивать файервол.
• Использование стандартизированных протоколов MQTT / AMQP обеспечивает высокую производительность.

К 18-й странице начинается рассказ про приватные облачные сервисы (private cloud), которые размещаются на территории одного производства. Здесь видно явное преимущество перед закрытым, локальным SCADA-сервером: отсутствие входящих подключений снимает вопрос о настройке файервола и других сетевых хозяйств.

Группа продуктов TwinCAT IoT

• Обеспечивает простое подключений для IoT-коммуникаций.
• Поддерживает несколько облачных сервисов (Microsoft Azure, Amazon AWS) как публичных/открытых, так и приватных.
• Применение стандартных протоколов MQTT, AMQP, OPC-UA.
• Использование Push-технологий (Push Technologies) для носимых (мобильных, wearable) устройств.

TF670x IoT Communication — обмен данными подписчик/издатель через MQTT/AMQP. Предоставляет функциональные блоки:

Mqtt_Publish(topic, value)

value Mqtt_Subscribe(topic)

TF671x IoT Functions — готовые функции для обмена с облачными сервисами Microsoft Azure и Amazon AWS.

FB_AzureIoTHubSend()

FB_AzureIoTHubReceive()

TF672x IoT Data Agent — агент связи, позволяющий легко настраивать передаваемые данные без необходимости в программирования. Между слоем агента и TwinCAT-рантаймом используются такие протоколы как ADS и OPC-UA.

TF6730 IoT Communicator — слой на стороне ПЛК для обмена данными со смартфоном. Заявлены Android и iPhone, про Windows Mobile пока ничего не известно.

FB_AppSendAlarm()
FB_AppSendValue()

TF6735 IoT Communication App — приложение устанавливаемое на смартфоне для связи с TF6730.

Глобальная аналитика

ПЛК постоянно, циклически сохраняет данные локально (logger). Даже при условии отправки данных на централизованный сервер, сначала нужно получить к нему доступ.

Периодически необходимо как-то проанализировать собранные данные, иначе зачем мы их храним? В свете новых веяний — предлагается отправлять эти данные в приватное облако. Далее, ничто не мешает собрать данные из приватных облаков с разных заводов и фабрик по всему миру в открытое облако для глобального всемирного анализа данных и для оптимизации производства.

Ну и дальше про то, как все экономится и эффективится. Здравое зерно здесь есть, но вообще это называется облачные технологии, а интернет вещей это что-то другое.

Вопросы-ответы

• Плохое качество связи, но кажется обещали что MQTT/AMQP сможет работать через SSL/TLS.
• Применение OPC-UA позволит работать с любыми контроллерами, т. к. протокол независимый, а Бекхофф входит в консорциум.
• Демонстрация механизма OPC-UA будет в конце апреля 2016 года. Обращаться к локальному представителю.
• Пока что всё будет сосредоточено на Microsoft Azure и Amazon AWS, и двух протоколах MQTT/AMQP. Затем будет Google Cloud Platform и когда-нибудь что-нибудь еще.
• Когда?! Второй квартал 2016: где-то в июне — будет IoT MQTT библиотека и возможно что-то еще.

Полный вебинар на английском языке: TwinCAT IoT | Fast and standardised cloud communication.