Was ist opcsa?

Die Digitalisierungs-Infrastruktur

Open Process Communication – opcsa

Simplified Architecture – durch ein verteiltes Middleware Konzept

opcsa ist eine Middleware Architektur und kann als Softwarebus angesehen werden. Das System ermöglicht den Einsatz einer verteilten Daten-Infrastruktur, welche bestens geeignet ist, um den wachsenden Anforde­rungen der neuen Technologien wie IoT und cloudbasierten Lösungen gerecht zu werden oder allgemeine Lösungsansätze im Bereich Industrie 4.0 beherrschbar zu machen.

opcsa, Erstveröffentlichung 1999 als LabMap und 2017 umbenannt, ist durch den historischen Einsatz im Umfeld der Prüfstandstechnik und der Energiebranche zu einer hoch performanten Plattform für den indus­triellen Einsatz gewachsen. Jahrelange Erfahrung und stetige Weiterentwicklung haben opcsa zu einer her­vorragenden Infrastruktur für große Datenmengen und echtzeitfähige Systeme wachsen lassen.

Diese Architektur ist stark geprägt durch das nachrichtenorientierte Middleware-Prinzip. Zusätzlich beinhaltet diese Architektur ein eigenes Protokoll (Simplified Architecture Network – SAN), welches auf etablierte Kom­mu­nikationstechnologien basiert. Die Architektur steht für die Anwendungsentwicklung als Bibliothek zur Verfügung und ermöglicht ein heterogenes Konzept für Echtzeitanwendungen und zentrale / dezentrale Steuerungen.

Welt

Übersicht der Features

opcsa entkoppelt im Allgemeinen die Hardware-Schnittstellenmodule von der Anwendungsebene und bietet dabei folgende Kernfeatures:

Echtzeitfähig: Ermöglicht den Einsatz in echtzeitfähigen Umgebungen und ge­währ­leistet deterministisches Verhalten.

Abstraktion von Daten: Jeder aggregierte Datenpunkt oder steuerbare Ausgang wird für die Anwendung vereinheitlicht dargestellt. Diese Darstellung beinhaltet den aktuellen Wert, einen Zeitstempel sowie einen Typ.

Vereinheitlichung von Protokollen: Jede/s Software/Hardware Interface/Pro­tokoll wird in einer Geräte-Klasse gekapselt und homo­genisiert.

  • Unter anderem werden zum Beispiel folgende Protokolle unterstützt: ModBus, CAN, OPC UA, EtherCAT, ProfiNET uvm.

Browsing von Datenpunkten: Die Middleware ermöglicht das Durchsuchen und Erkennen von Prozessvariablen von anderen opcsa-Teilnehmer, lokal oder im Netzwerk.

Remote Zugriffe: Prozessvariablen von anderen opcsa-Teilnehmern im Netz­werk lassen sich über den Remotezugriff bearbeiten und auslesen.

Verriegelung von Daten: Ungewollte oder unerwünschte Zugriffe innerhalb der Infrastruktur können durch geeignete Verriegelungsmechaniken unterbunden werden.

Zeitstempel: Jeder aufkommende Wert in einer Prozessvariable wird mit einem UTC-Zeitstempel versehen und kann somit Analysen gezielt zugeführt werden.

Zeitsynchronisation: Sollte ein Netzwerk nicht über eine Zeitsynchronisation verfügen (z.B. NTP Zeitserver), existieren Synchronisierungsmechaniken über alle Netzwerkknoten hinweg.

Plattformunabhängigkeit: Die Middleware steht auf gängigen Plattformen und Technologien zur Verfügung z.B.:

  • Hardware: x86 32 und 64 Bit, ARM (ab V7), PowerPC
  • Betriebssystem: Windows XP/7/8/10, Linux, VxWorks 6 oder höher
architecture

Die Middleware stellt die Verbindung zwischen Knoten in einer Publisher / Sub­scriber-Beziehung dar. Basis für diese Beziehung ist eine Punkt-zu-Punkt-Ver­bindung. Diese nutzt dabei die Vorteile der einfachen Datenpaket-Filterung auf Basis der etablierten Adressierungsstandards in modernen Kommunika­tions­netzen.

Die hieraus entstehenden Vorteile werden für einige Quality-of-Service-Dienste genutzt. Diese Dienste werden dabei in zwei Teile aufgeteilt. Zum einen Dienste, welche sich auf lokale Prozesse bzw. Datenpunkte beziehen. Zum anderen Dienste, welche sich auf die Publisher / Subscriber-Beziehung innerhalb eines Kommunikationsnetzwerkes beziehen.

Lokale aufkommende Prozessdaten unterliegen vielen kritischen Anforderungen. Hierfür werden von opcsa gezielte Dienste bereitgestellt, um die Verarbeitung innerhalb einer Anwendung oder innerhalb komplexer Prozessstrukturen zu homo­genisieren. Zum einen können Datenzugriffe, egal ob lesend oder schrei­bend, synchronisiert werden und zum anderen stehen für eine schnelle Reaktion auf bestimmte Ereignisse Dienste für dessen Abarbeitung bereit.

Da die Daten allen Teilnehmern über das verteilte Netzwerk hinweg zur Ver­fügung stehen können, sind auch hier Dienste für eine anwendungsgerechte Verarbeitung vorgesehen. So kann zum Beispiel ein Abonnement eines Daten­punktes netzwerkübergreifend festlegen, dass ihm Daten nur auf eigene An­frage bereitstehen. Zusätzlich können Daten auch zyklisch oder nur dann be­reit­stehen, wenn sich Veränderungen in diesem Datenpunkt ereignen.

Diese Dienste ermöglichen opcsa heterogene Netze und Datenpunkte ge­gen­über Anwendungen als homogenes und skalierbares System darzustellen. Die Integration von einem neuartigen Datenpunkten in das System, führt dabei zu keinen Änderungen in der Entwicklung der Anwendungssoftware.

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