OPC Object Linking and Embedding - for Process Control OPC Foundation http://www.opcfoundation.org/ 1 OLE : Object Linking and Embedding- (liaison et incorporation d'objets). OPC signifie Object Linking and Embedding- for Process Control. Ouvrage : «OPC, Le livre» de Michel Condemine 1
OPC - Introduction Spécifications de groupes «d interface» OPC Common & Security spécification commune à tous les serveurs OPC DA - Data Access- les données temps réel OPC A&E - Alarm & Event - les alarmes et événements OPC HDA - Historical Data Access - les historiques OPC Batch - les traitements par lot Bâtie sur la spécification Microsoft COM/DCOM 2 Spécification COM/DCOM : Documentation Microsoft MSDN Library 2
OPC - Justification Standardiser les échanges dans les environnements hétérogènes besoin croissant dans l entreprise intégrée (ERP, MES) Indépendance des utilisateurs par rapport aux protocoles constructeurs Faciliter l évolution des installations Permettre aux utilisateurs de ce concentrer sur leur métier variables utilisateurs 3 3
La Fondation OPC Rôle : maintenir et promouvoir OPC Plus de 250 membres en particulier de l informatique industrielle Groupes de travail futures améliorations et évolutions www.opcfoundation.org www.opceurope.org 4 Sites intéressants : http://www.win- tech.com/ http://www.4ce- industry.com/ 4
Fisher R.L.I. OPC - Contexte Windows 3.1 Windows-95 Windows NT C lient A pplications Business Management Windows NT Operator Console Plant Highway Controller W indows NT R T/H istory D ata Server Process Management Fieldbus Windows NT Operator Console R T/H istory D ata Server Plant Highway Measurement -Pressure -Tem p -Flow -Level Valves Positioners C oriolis PD Meters Common Head Analytical -Sim ple -Complex -Analog I/O -D iscrete I/O -TC/RTD Field Management Handheld PDA Configuration and Maintenance 5 Cf. OPCOVW.DOC 5
OPC - Architecture type MMI Custom VB Apps SCADA Custom VB Apps SCADA Custom Apps Production Control Custom Apps PCs with Win95 or NT Workstations with NT Minis with OLE/COM Gateways Mainframes with OLE/COM Gateways Ethernet Device 1 OPC Data Server (NT) OPC Data Server (NT) Device 4 Device 2 Device 3 OPC Data Server (NT) 6 6
OPC - Client/Serveur Applications Clientes Application X OPC Interface... Application Y OPC Interface Serveurs Fournisseurs OPC Server A OPC Server B OPC Server C Fieldbus A Fieldbus B Fieldbus C 7 7
OPC - Concepts OPC Client OPC Server Vendor A OPC Server Vendor B Mono-client Multi-serveurs OPC Server Vendor C OPC Server Vendor A OPC Client #1 OPC Server Vendor B OPC Client #2 OPC Server Vendor C OPC Client #3 Multi-clients Multi-serveurs 8 8
OPC - Avantages Remplacer un équipement sans refaire l application Modifier ou ajouter des applications sans refaire les serveurs et les autres clients prise en compte de l évolution des besoins Réaliser des supervisions performantes et à coût réduit Simplifier les opérations de maintenance Limiter (oublier) les problèmes d OS Windows, Linux, passerelles Winsock 9 9
OPC - Architecture et Composants VB Application OPC Automation Interface OPC Automation Wrapper Local or Remote OPC Server C++ Application OPC Custom Interface (Shared by many clients) Server Data Cache Physical Device/ DataBase Data 10 Toute les spécifications définissent des d'interfaces. Ces interfaces sont de deux types, les interfaces "Customs" et les interfaces "Automation". Chaque interface regroupe des méthodes et des événements utilisés dans le dialogue entre clients et serveurs OPC. Les spécifications définissent aussi les interactions entre les différents serveurs et les différents clients. Ainsi, la spécification OPC définit que tous les serveurs peuvent contenir deux groupes d interfaces, les interfaces customs et les interfaces automations, et un client OPC communique avec un serveur OPC au travers d interfaces customs ou automations. Les serveurs OPC doivent implémenter les interfaces customs obligatoires. Les interfaces automations, dans la plupart des cas, sont Wrapper par un composant DLL. C est à dire qu une DLL assure la conversion des appels automations vers des appels Custom. la Fondation OPC fournit à ces membres les sources de cette DLL qui peut être utilisée pour le support des interfaces automations. OPC Automation Wrapper : OPC DA Automation 2.0 (OPCDAAuto.dll) Remote OPC server : utilisation des mécanismes de communication de Microsoft DCOM (Distributed Component Object Model). Pb : Gestion des droits des clients utilisateurs (utilitaire dcomcnfg) Différentes DLL doivent être installée (par l administrateur des postes clients et serveurs) Copier les DLL opccomn_ps.dll, opcproxy.dll, opcae_ps.dll, opchda_ps.dll et OPCDAAuto.dll dans le répertoire SYSTEM32 Enregistrer ces DLL dans la base de registres de Windows avec l utilitaire REGSVR32, en utilisant les commandes suivantes: REGSVR32 opccomn_ps.dll REGSVR32 opcproxy.dll REGSVR32 opc_aeps.dll REGSVR32 opchda_ps.dll REGSVR32 OPCDAAuto dll 10
OPC - Common Spécifications communes à tous les serveurs OPC Les règles d enregistrement des serveurs dans les registres du système L interface IOPCShutDown permet aux serveurs d informer leurs clients qu ils s arrêtent L interface IOPCServerList permet aux applications clientes de connaître les serveur installés sur une machine. Fourniture de la fondation OPC (composants communs) OPCEnum.exe ou OPCComn_PS.dll 11 Notez que l implémentation de cette interface ne doit pas être présente dans le code des serveurs mais est fournie par la fondation OPC sous la forme d un.exe et d une DLL, OPCEnum.exe et OPCComn_PS.dll.* _PS indique ProxyStrub DLL chaque spécification OPC utilise un fichier xxxx_ps.dll particulier. 11
OPC Structure d un serveur Client OPC Couche OPC Serveur (relation avec les clients) S'enregistrer dans la base de registre. Répondre aux requêtes des clients Assurer la notification des messages Collecter et/ou traiter des données Assurer la correspondance des données OPC Couche propriétaire Protocole spécifique d accès aux données de l application 12 Les serveurs OPC peuvent être implémentés sous deux formes : Les serveurs OPC In-Process (DLL). Ces serveurs partagent l espace d adressage de l application hôte. Ils ne peuvent donc être que des serveurs locaux. Ces serveurs sont les plus performants. Les serveurs OPC Out-Process (EXE). Ces serveurs peuvent être locaux ou distants. Les serveurs OPC sont créés généralement en C++. Bien qu il soit, a priori, possible de créer un serveur dans n importe quel langage. Aujourd hui de nombreuses sociétés proposent des serveurs OPC prêts à l emploi pour la plupart des protocoles du marché. On dénombre aujourd hui plus de 500 serveurs OPC (National Instruments, Intouch, Schneider, Siemens, Modbus, ) 12
OPC - DataAccess Période d échantillonnage Group Item 1 Item 2 Nom Valeur Qualité Timestamp Item 3 13 Les objets groupes : Un serveur OPC gère des groupes OPC, il est possible de créer un groupe, de supprimer un groupe, d obtenir le nom d un groupe et d énumérer les groupes. Les groupes contiennent des items, qui correspondent aux données dans le serveur. Si le serveur est un superviseur les items correspondent aux tags. Si le serveur est un Automate les items correspondent aux registres (DB). L appellation attribuée aux items est alors propre à chaque type de serveur OPC. Les serveurs OPC peuvent lire leurs données depuis des bases de données, des cartes ADD-IN ou depuis n importe quelle source de données. Les objets Items : Les items sont identifiés sur leur "nom". Le serveur doit donc utiliser une technique pour contrôler la correspondance des noms d items et les données sources qu il fournit. Ces noms sont accessibles au travers de l interface "Browse". Les items se trouve dans les groupes OPC. ils sont caractérisés par des attributs et des propriétés parmi lesquels : le nom, la valeur, la qualité, le timestamp. 13
OPC - Serveur de répertoire des objets Serveur de répertoire des objets : OPC Server Browser Permet de demander à un serveur l arborescence des objets qu il gère 14 14
Architecture technique type DA Site-AIPL Réseau Ethernet AIPL - Domaine IP Manipulation Industrielle Réseau industriel Transactions OPC DA PC1 AIPL PC2 AIPL API E/S Serveur DA Client DA 15 15
Architecture technique type XML DA Site-AIPL Réseau Ethernet AIPL - Domaine IP Manipulation Industrielle Réseau industri el PC1 A IPL API E/S Serveur XML DA INTERNET Site-Hors AIPL Transactions XML DA Client XML DA PC1 Hors A IPL 16 XML et le Web Extensible Markup Language (XML) est un langage de méta balise qui constitue un format pour décrire des données structurées. XML permet de créer une nouvelle génération d'applications d'affichage et de manipulation de données sur le Web. C'est le langage universel pour les données sur le Web. XML permet aux développeurs de générer des données structurées à partir d'un grand nombre d'applications directement sur le poste de travail. Le Visual Studio.Net et la.net framework de Microsoft constitue le contexte idéal pour la création d application XML. Objet de la spécification L objectif de la spécification OPC XML DA est de continuer sur la voie suivie par la fondation OPC depuis sa création qui a consisté à étendre l interopérabilité entre des équipements et des applications. Les interfaces OPC XML DA simplifieront le partage et l échange des données OPC dans la hiérarchie des applications de supervision depuis les automates jusqu aux fonctions les plus évoluées d un SCADA. La spécification OPC XML DA doit permettre : Le support des données OPC DA 2.0 et 3.0 Le support du protocole HTTP et SOAP Le support de service base sur un abonnement Le support d une approche plus sécurisé. Relation avec les autres spécifications OPC Cette spécification est comparable avec les spécifications Automation dans la mesure ou il s agit d un complément à la spécification OPC DA Custom. Les spécifications OPC Custom définissent les mécanismes et les concepts de base et la spécification OPC XML DA définie comment ces concepts et mécanismes sont utilisés dans le contexte XML. La spécification OPC XML DA est un complément pour la spécification OPC DA 2.0x et 3.0. Un serveur OPC XML DA peut être un logiciel autonome ou peut être développé comme un wrapper pour les serveurs OPC DA 2.0x ou 3.0. Généralement un serveur OPC XML DA sera un WebService. 16
Architecture technique mixte DA et XML DA Site-AIPL Réseau Ethernet AIPL - Domaine IP Manipulation Industrielle Réseau industriel Transactions OPC DA PC1 AIPL PC2 AIPL API E/S Serveur DA Client DA - Serveur XML DA INTERNET Site-Hors AIPL Transactions XML DA Transactions XML DA Client DA Client XML DA - Serveur DA Client XML DA Transactions OPC DA PC2 Hors AIPL PC1 Hors AIPL Réseau Ethernet Hors AIPL - Domaine IP 17 Des clients et serveurs XML : pour réaliser un tunnel XML http://www.kassl.de/dopc/index.html 17
Architecture d une application OPCX 2000 18 4CE INDUSTRY 12 Parc Club du Millénaire 1025 rue Becquerel 34036 Montpellier France Tel : +33 467 993 382 Fax : +33 467 993 062 http://www.4ce- industry.com/ 18
Architecture National Instruments de l AIPL - 1 PC Salle TP 1 Clients OPC 8 Serveur OPC - NI Ethernet Salle TP PC Manipulation NI PC Salle TP 2 SWITCH AIPL 6 Ethernet Manipulation NI Ethernet Atelier AIP E/S NI - PWM E/S NI - CTR E/S NI - TC 19 Pb : Ethernet Manipulation NI est accessible par l AIPL, donc peut éventuellement être soumis à une charge incompatible avec l aspect temps réel. Les adresses IP de l AIPL : Client IP AddressName Unique ID Description 193.55.104.19 AIP-NI 080017084a52 Manip OPC NI 193.55.104.30 NI-FPPWM 00802f00043b Manip OPC NI 193.55.104.31 NI-FPCTR 00802f0005bd Manip OPC NI 193.55.104.32 NI-FPTC 00802f0005ad Manip OPC NI TBI540 193.55.104.39 TBI540 00010368359b Atelier 193.55.104.42 APICDE 0080f40127c6 Automate de Commande 193.55.104.43 APIDEF 0080f40127c5 Automate de Defaut 193.55.104.44 ALTIACCU 0080f4800898 Altivar Accumulateur 193.55.104.45 ALTIAV 0080f48008db Altivar Avance 193.55.104.46 ECRAN 00a0a54a0394 Ecran Magelis 193.55.104.47 IODEPORT 00005410c6f7 I/O Deportees 193.55.104.49 AIP-DERPRES 00047582d844 Serveur OPC Manip DerPres 19
Architecture National Instruments de l AIPL 2 Clients OPC PC Salle TP 2 PC Salle TP 1 6 8 Serveur OPC - NI Ethernet Salle TP 2 Ethernet Salle TP 1 PC Manipulation NI SWITCH AIPL Ethernet Manipulation NI E/S NI - PWM E/S NI - CTR E/S NI - TC 20 Ethernet Manipulation NI séparée, le serveur OPC fait la passerelle (il dispose de deux cartes réseaux). Une autre solution est d utiliser un routeur pour inter- connecter le réseau Ethernet Manipulation NI, ou un switch permettant la construction de deux VLAN (1 VLan pour la manipulation NI indépendant du reste du réseau AIPL) 20
Architecture technique type XML DA Site-AIPL Réseau Ethernet AIPL - Domaine IP Manipulation Industrielle Réseau industri el PC1 A IPL API E/S Serveur XML DA INTERNET Site-Hors AIPL Transactions XML DA Client XML DA PC1 Hors A IPL 21 XML et le Web Extensible Markup Language (XML) est un langage de méta balise qui constitue un format pour décrire des données structurées. XML permet de créer une nouvelle génération d'applications d'affichage et de manipulation de données sur le Web. C'est le langage universel pour les données sur le Web. XML permet aux développeurs de générer des données structurées à partir d'un grand nombre d'applications directement sur le poste de travail. Le Visual Studio.Net et la.net framework de Microsoft constitue le contexte idéal pour la création d application XML. Objet de la spécification L objectif de la spécification OPC XML DA est de continuer sur la voie suivie par la fondation OPC depuis sa création qui a consisté à étendre l interopérabilité entre des équipements et des applications. Les interfaces OPC XML DA simplifieront le partage et l échange des données OPC dans la hiérarchie des applications de supervision depuis les automates jusqu aux fonctions les plus évoluées d un SCADA. La spécification OPC XML DA doit permettre : Le support des données OPC DA 2.0 et 3.0 Le support du protocole HTTP et SOAP Le support de service base sur un abonnement Le support d une approche plus sécurisé. Relation avec les autres spécifications OPC Cette spécification est comparable avec les spécifications Automation dans la mesure ou il s agit d un complément à la spécification OPC DA Custom. Les spécifications OPC Custom définissent les mécanismes et les concepts de base et la spécification OPC XML DA définie comment ces concepts et mécanismes sont utilisés dans le contexte XML. La spécification OPC XML DA est un complément pour la spécification OPC DA 2.0x et 3.0. Un serveur OPC XML DA peut être un logiciel autonome ou peut être développé comme un wrapper pour les serveurs OPC DA 2.0x ou 3.0. Généralement un serveur OPC XML DA sera un WebService. 21
Architecture technique mixte DA et XML DA Site-AIPL Réseau Ethernet AIPL - Domaine IP Manipulation Industrielle Réseau industriel Transactions OPC DA PC1 AIPL PC2 AIPL API E/S Serveur DA Client DA - Serveur XML DA INTERNET Site-Hors AIPL Transactions XML DA Transactions XML DA Client DA Client XML DA - Serveur DA Client XML DA Transactions OPC DA PC2 Hors AIPL PC1 Hors AIPL Réseau Ethernet Hors AIPL - Domaine IP 22 Des clients et serveurs XML : pour réaliser un tunnel XML http://www.kassl.de/dopc/index.html 22
L environnement Windows : influences Banalisation de l accès aux variables (Item) Les réseaux industriels restent avec leurs propres caractéristiques Uniformisation des communications entre les processus répartis Liaisons DDE Serveur OPC ATTENTION AUX PERFORMANCES 23 23