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01 Der IBH Link UA: Ein kompakter OPC-UA-Server für S5- und S7-Steuerungen mit integrierter Firewall

S5- und S7-Steuerungen fit für OPC UA machen

02 Der IBH Link UA ist als Station im TIA Portal hinterlegt

03 Die Administration erfolgt über einen gewöhnlichen Webbrowser

04 Festlegen der OPC-UA-Sicherheitszertifikate

Prozessdaten direkt aus der Steuerung auszulesen, gewinnt zunehmend an Bedeutung. In diesem Zusammenhang hat sich OPC UA als zukunftsweisender Kommunikationsstandard etabliert. IBH Softec erweitert nun seine IBH-Link-Reihe um den IBH Link UA, eine OPC-UA-Server-/-Client-Baugruppe mit integrierter Firewall für S5- und S7-Steuerungen.

PPC UA hat die Fähigkeit, Maschinendaten, wie Prozesswerte, Messwerte und Parameter, nicht nur zu übertragen, sondern diese im Gegensatz zu den Vorgängerspezifikationen von OPC auch semantisch zu beschreiben. OPC UA gewinnt daher eine immer größere Bedeutung, wenn es darum geht, Prozessdaten der Steuerungen für übergeordnete Systeme zur Verfügung zu stellen. Die weit verbreiteten Siemens-Steuerungen sind standardmäßig nicht mit einer OPC-Schnittstelle ausgerüstet. „Unser IBH Link UA (Bild 1) eignet sich zur Anbindung an Steuerungen vom Typ Simatic S5, S7-300, S7-400, S7- 1200 und S7-1500. Als kompaktes Gerät und zur Hutschienenmontage ausgelegt, verfügt er über vier Ethernet-Ports und eine 24-V-Stromversorgung“, nennt Axel Hulsch, Entwicklungsleiter bei der IBH Softec GmbH in Beerfelden, einige Details rund um die neuen Geräte. Der oberste der vier Ports ist mit einem weißen Rahmen gekennzeichnet. Bei diesem handelt es sich um die reine OPC-UA-Schnittstelle, die der Anbindung an die höhere Ebene dient und über die ein gesichertes OPC-UA-Protokoll gefahren wird. „Hier haben wir eine Firewall integriert, mittels derer wir eine mögliche Manipulation der Steuerung aus der Leitebene heraus verhindern“, verdeutlicht der Experte weiter. Die drei anderen Ethernet-Ports dienen der Anbindung an die Maschinenebene. Deren Konfiguration erfolgt über einen gewöhnlichen Webbrowser.

Projektierung mit Step7 oder dem TIA Portal
Als Besonderheit geben die Odenwälder die Konfiguration des IBH Link UA mit dem Original Siemens Step7 oder dem TIA Portal (Bild 2) an. Der Simatic-Manager erkennt das Modul; es muss keine spezielle Software auf dem Programmiergerät installiert werden. Somit ist der IBH Link UA nahtlos in das SPS-Projekt integriert. Die Variablendefinitionen werden von der Programmiersoftware in den IBH Link UA via Ethernet übertragen. Die Variablenattribute, zum Beispiel Schreibschutz oder Grenzwerte, definiert der SPS-Programmierer direkt im SPS-Projekt. Es ist somit ein symbolischer Zugriff auf Variablen und Datenbaustein- Strukturen möglich. Außerdem ist der Anwender mit der neuen Lösung hinsichtlich des Konfigurations-Tools versionsunabhängig. Insgesamt erfolgt die Projektierung des IBH Link UA in sechs Schritten: 1. Eine PC-Station anlegen, 2. auf Steckplatz 1 den OPC-Server (SW8.2) einfügen, 3. auf Steckplatz 2 die Ethernet-Anschaltung (IE Allgemein SW8.2) einfügen, 4. S7-Verbindungen zu den gewünschten Steuerungen herstellen, 5. in den Eigenschaften des OPC-Servers die Variablen konfigurieren, zum Beispiel die OPC Tags, und 6. anschließend über Ethernet die Konfiguration in den IBH Link UA transferieren. Der IBH Link UA erkennt nach der Konfiguration automatisch die Zugriffswege zu den Steuerungen und stellt den OPC-Clients die gewünschten Variablen zur Verfügung. Die Kommunikation mit den Steuerungen erfolgt über TCP/IP. „Sollte eine Steuerung nicht über einen Ethernet-Anschluss verfügen, bieten wir mit unseren Kommunikationsadaptern IBH Link S7++ oder IBH Link S5++ eine gute Alternative“, stellt A. Hulsch heraus.

Die Möglichkeiten als OPC-Client
Der Vorteil der neuen Lösung ist, dass es sich um eine Server-/ Client-Baugruppe handelt. Durch die OPC-Client- Funktion ist auch der Datenaustausch von Steuerungen untereinander – also der Siemens-Steuerung zum Beispiel mit Steuerungen mit integriertem OPC-Server, wie von Beckhoff oder Bosch – möglich. Dazu kann der Programmierer im SPS-Programm direkt OPC-Client-Funktionen aufrufen. „Das heißt, der Programmierer verbindet sich per SPS-Programm mit dem OPC-Server der anderen Steuerung und kann somit aktiv vom SPS-Programm aus Variablen austauschen“, verdeutlicht der Softwarespezialist. Die erforderliche Kommunikation mit dem IBH Link UA erfolgt über Put/Get-Funktionen. Dem Anwender stehen entsprechende Handling-Bausteine im AWL-Quellcode zur Verfügung.

Security inklusive
Nicht über Step7 oder das TIA Portal festlegbar sind die OPC-UA-Sicherheitseinstellungen. Stattdessen verfügt der IBH Link UA über eine Zertifikatsverwaltung zur sicheren Kommunikation. „Dazu liefern wir eine entsprechende Softwareoberfläche, die in jedem beliebigen Webbrowser dargestellt werden kann (Bild 3 und 4) “, sagt der Experte. In dieser werden die Konfiguration der Sicherheitsstufen und die Verwaltung der Zertifikate vorgenommen. Hierbei setzen die S7-Spezialisten auf den von der OPC Foundation definierten Mechanismen auf. OPC UA Security beinhaltet Authentifizierung und Autorisierung, Verschlüsselung und Datenintegrität durch Signieren. Damit kann die Steuerung vor den unkontrollierten Zugriff über ein übergeordnetes System geschützt werden.

Weitere Vorteile
Integriert in das Gateway ist eine Speicherkarte, auf der sich Daten lokal zwischenspeichern lassen. Im Fall eines Gerätetauschs bietet sie den Vorteil der schnellen Neukonfiguration. Als weiterer wichtiger Aspekt des kompakten Geräts wird angegeben, dass es sich um eine eigenständige Baugruppe handelt und somit kein Windows-PC benötigt wird.

Fazit
„Wir denken, dass wir mit unserem IBH Link UA einen wichtigen Kommunikationsbaustein rund um die S5/ S7 liefern. OPC UA ist ein allgemein anerkannter und zukunftsorientierter Kommunikationsstandard, der sich immer weiter durchsetzen wird. Vor diesem Hintergrund und deshalb, weil der Datenaustausch zwischen Steuerungen und übergeordneten Systemen, wie MES und ERP, immer relevanter wird, bieten wir dem Anwender von Siemens-Steuerungen dadurch einen echten Mehrwert“, ist A. Hulsch überzeugt. Zur SPS IPC Drives haben die S5/S7-Spezialistenvon IBH Softec den IBH Link UA erstmals der breiten Öffentlichkeit vorgestellt. Seit diesem Zeitpunkt ist er auch lieferbar.

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