Wie sich Bestandsanlagen ohne Komplettumbau modernisieren lassen

Herr Schulz, was war der Ausgangspunkt für die Weiterentwicklung von IBH OPC UA? Welche Anforderungen aus der Praxis waren ausschlaggebend?

Andreas Schulz: Im Grunde ging es darum, bestehende Anlagen und Anwendungen mit aktuellen Technologien zusammenzubringen, ohne dass der Anwender alles neu aufsetzen muss. Auf der einen Seite haben wir moderne S7-1200- und S7-1500-Steuerungen, 64-Bit-Systeme und OPC UA, auf der anderen Seite viele etablierte Anwendungen und gewachsene Anlagenstrukturen. Daraus ergaben sich mehrere Anforderungen: der direkte Zugriff auf optimierte Datenbausteine, eine zeitgemäße 64-Bit-Plattform, mehr Möglichkeiten für kundenspezifische Funktionen und ein sinnvoller Migrationsweg für OPC-Classic-Anwendungen. Diese Themen haben wir in der neuen Generation zusammengeführt.

Was haben Sie beim Schritt auf 64 Bit verändert – und was merkt der Anwender davon?

Die Windows-Version ist jetzt eine native 64-Bit-Anwendung. Das schafft die Grundlage für die weitere Produktentwicklung und aktuelle Systemumgebungen. Für den Anwender soll sich die Umstellung möglichst wenig in Form zusätzlicher Arbeit bemerkbar machen. Er erhält eine moderne Plattform, auf der auch Funktionen wie die Python-3-Anbindung und das Zusammenspiel mit dem optionalen OPC-Classic-Gateway aufsetzen. Gleichzeitig haben wir die Kommunikationspfade für Lesen, Schreiben, Sampling und Subscriptions hinsichtlich Geschwindigkeit, Lastverteilung und Dauerbetrieb optimiert. Neben der Windows-Version bieten wir IBH OPC UA auch nativ für Linux an. Dafür stehen distributionsspezifische 64-Bit-Pakete für Debian und Ubuntu auf AMD64- und ARM64-Systemen zur Verfügung.

Auch der Zugriff auf die Datenbausteine der S7-1200 und S7-1500 wurde erweitert. Was funktioniert damit besser?

Wir haben den Treiber so erweitert, dass IBH OPC UA direkt auf optimierte Datenbausteine zugreifen kann. Anwender können deren Variablen unmittelbar in die OPC-UA-Kommunikation einbeziehen. Dabei wurden nicht nur Lese- und Schreibzugriffe, sondern auch Sampling und Subscriptions hinsichtlich Geschwindigkeit, gleichmäßiger Last und stabilem Dauerbetrieb optimiert. Gleichzeitig unterstützen wir weiterhin ältere Steuerungsgenerationen. Unser Ziel ist es, alte und neue Automatisierungswelten miteinander zu verbinden.

Wie sieht das beispielsweise bei einer Maschine mit S7-1500 aus?

Dort liegen Prozesswerte, Zustände oder Produktionsdaten in optimierten Datenbausteinen. IBH OPC UA greift über den entsprechenden Treiber darauf zu und bildet die Daten im OPC-UA-Adressraum ab. Übergeordnete Anwendungen wie SCADA-, MES- oder Datenerfassungssysteme können diese Variablen anschließend lesen oder abonnieren. Abhängig von der jeweiligen Variable und Konfiguration sind auch Schreibzugriffe möglich. So entsteht eine standardisierte Schnittstelle zwischen Steuerungsebene und übergeordneten Anwendungen.

Eine weitere Neuerung ist die Python-3-Anbindung. Was kann der Anwender damit machen?

Mit Python 3 kann er eigene Logik direkt mit dem OPC-UA-Adressraum verbinden. Dazu lassen sich Skripte und Variablen einbinden, OPC-UA-Methoden implementieren und eigene Datenmodelle ergänzen. So können Anwender beispielsweise Werte berechnen, Daten aufbereiten oder individuelle Automatisierungsabläufe realisieren. Die eigentliche Serveranwendung muss dafür nicht verändert werden. Python wird damit zu einer flexiblen Erweiterungsmöglichkeit innerhalb der OPC-UA-Lösung.

Können Sie ein konkretes Anwendungsbeispiel nennen?

Nehmen wir an, aus mehreren Prozesswerten einer SPS soll ein Kennwert gebildet werden, den ein übergeordnetes System über OPC UA abrufen kann. Mit Python lässt sich diese Berechnung umsetzen und das Ergebnis als eigene Variable in den OPC-UA-Adressraum integrieren. Dafür muss weder das übergeordnete System angepasst noch zwingend zusätzliche Logik in der SPS implementiert werden. Ebenso lassen sich mehrere Werte aufbereiten und verknüpfen oder über eine OPC-UA-Methode bestimmte Funktionen auslösen.

Ist die Python-Schnittstelle eher für Softwareentwickler gedacht oder können auch Automatisierer damit arbeiten?

Gerade Automatisierer mit etwas Erfahrung in Skriptsprachen oder Programmierung können damit vergleichsweise schnell eigene Funktionen ergänzen. Natürlich hängt der notwendige Kenntnisstand von der Aufgabe ab. Eine einfache Berechnung ist etwas anderes als ein umfangreiches Datenmodell mit mehreren Methoden und komplexer Logik. Der Vorteil ist, dass man klein anfangen kann, ohne für individuelle Funktionen in die eigentliche Serverentwicklung einsteigen zu müssen.

Welche Rolle spielen dabei NodeSets und eigene Datenmodelle?

NodeSets sind wichtig, wenn man Informationen nicht nur als einzelne Variablen übertragen, sondern strukturiert modellieren möchte. Damit lassen sich eigene Informationsmodelle in den OPC-UA-Adressraum integrieren und mit Daten und Funktionen verbinden. Python ergänzt diese Möglichkeit durch eigene Logik hinter Variablen oder Methoden. NodeSet- und Datenmodelldateien bleiben auch ohne installierte Python-Laufzeit lesbar; lediglich die enthaltenen Python-Aufrufe werden dann nicht ausgeführt. Für die Python-Funktionalität wird eine systemweit installierte 64-Bit-Version von Python 3 benötigt. Das Windows-Setup kann deren Installation auf Wunsch übernehmen.

Mit dem OPC-Classic-Gateway integrieren Sie bewusst eine ältere Technologie. Warum investieren Sie weiterhin Entwicklungsaufwand in OPC Classic?

Weil OPC Classic in vielen Anlagen nach wie vor vorhanden ist. Eine Technologie verschwindet in der Industrie nicht automatisch, nur weil es einen moderneren Standard gibt. Maschinen haben lange Lebenszyklen, und darauf laufen Anwendungen, die zuverlässig funktionieren und sich nicht ohne Weiteres ersetzen lassen. Deshalb betrachten wir OPC Classic vor allem als Migrationsthema. Mit dem Gateway kann der Kunde bestehende Anwendungen weiter nutzen und gleichzeitig auf der Serverseite zu einer modernen 64-Bit-OPC-UA-Lösung wechseln.

Wie könnte eine solche schrittweise Modernisierung konkret aussehen?

Beispielsweise arbeitet in einer bestehenden Produktionsanlage eine ältere Visualisierung oder Datenerfassung über OPC DA. Gleichzeitig soll ein modernes MES oder eine neue Datenauswertung über OPC UA angebunden werden. IBH OPC UA stellt die Daten über den OPC-UA-Server bereit. Das optionale Classic-Gateway macht denselben Adressraum für die bestehende OPC-DA-Anwendung zugänglich. So können Alt- und Neusystem parallel betrieben werden, ohne sämtliche Anwendungen zu einem bestimmten Stichtag austauschen zu müssen.

Können bestehende OPC-Classic-Anwendungen dabei unverändert weiterlaufen? Wo liegen die Grenzen?

Genau das ist die Grundidee. Das Gateway stellt den Adressraum des 64-Bit-OPC-UA-Servers für OPC-DA-Anwendungen bereit. Unterstützt werden sowohl 32-Bit- als auch 64-Bit-Clients; bei Bedarf ist auch Remote-Zugriff über DCOM möglich. Allerdings sind OPC Classic und OPC UA technisch nicht identisch. Welche Funktionen sich abbilden lassen, hängt von der jeweiligen Classic-Anwendung und ihren Anforderungen ab. Der wesentliche Vorteil ist, dass eine bestehende OPC-DA-Anwendung nicht allein wegen der neuen OPC-UA-Infrastruktur ersetzt werden muss.

Neben diesen Funktionen haben Sie auch Performance, Diagnose, Zertifikatsverwaltung und Bedienung verbessert. Wo lagen die Schwerpunkte?

Im täglichen Betrieb zählt nicht nur der Funktionsumfang eines OPC-UA-Servers, sondern vor allem, wie stabil und nachvollziehbar er über lange Zeit arbeitet – insbesondere bei vielen Variablen, Subscriptions oder gestörten Kommunikationsverbindungen. Deshalb haben wir die Kommunikationspfade optimiert, die Behandlung temporärer Fehler robuster gestaltet und die Diagnose verbessert. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Zertifikatsverwaltung. Die erweiterte GDS-Anbindung unterstützt die zentrale Registrierung von Anwendungen sowie die Verwaltung von Zertifikaten und Trust Lists. Auch Erneuerungs- und Diagnoseabläufe wurden verbessert. Gerade bei größeren OPC-UA-Installationen kann das den administrativen Aufwand reduzieren. Hinzu kommen klarere Zertifikatsdialoge, eine übersichtlichere Weboberfläche und zuverlässigere Updates. Unser Ziel ist es, nicht nur neue Funktionen bereitzustellen, sondern auch Inbetriebnahme, Betrieb und Wartung zu vereinfachen.