Tesislerde PCS7 Entegrasyonu Nasıl Yapılır?
Bu yazımızda farklı üreticilerin otomasyon sistemlerini tesis kontrol seviyesinin daha yüksek seviyeli programlara entegre edilmesi konu alınmıştır. OPC(OLE for Process Control)’nin tasarımı ve işleyiş yöntemi hakkında gerekli temel bilgiler ve PCS 7 kullanılarak entegrasyon olanakları açıklanmıştır.
Konu Hakkında Kısaca Teorik Bilgi
OLE for Process Control (OPC), çeşitli veri kaynaklarıyla iletişim için standart bir mekanizma sağlar. Bu kaynakların fabrikanızdaki makineler veya kontrol odanızdaki bir veri tabanı olması fark etmez. OPC, Microsoft’un OLE/COM teknolojisine dayanmaktadır.
Bir OPC sunucusu aracılığıyla, topoloji bilgisi olmadan ve bir PCS 7 OS kurulumu gerekmeden harici sistemlerle veri alışverişi yapılabilir.
C++ ve Visual Basic gibi üst düzey programlama dillerinde oluşturulan kullanıcı programları açısından OPC, otomasyon sistemlerinin proses verilerine ve cihaz verilerine bir köprüdür. Cihaz üreticileri için özel sürücüler yerine bir OPC sunucusunun geliştirilmesi gereklidir. Yazılım geliştiriciler için avantajı, cihazdan bağımsız uygulamaların yazılabilmesidir. Kullanıcılar, cihaz ve yazılım ürünlerinin seçimi konusunda daha fazla özgürlüğe sahiptir.
OPC (OLE for Process Control) Nasıl Kullanılır ?
OPC, otomasyon sistemleri ve OPC özellikli MS Windows uygulamaları arasında entegre veri iletişimi için standart, açık ve üreticiden bağımsız bir yazılım arayüzü sağlar. OPC, aşağıdakiler için tesis kontrol seviyesinin daha yüksek seviyeli programlarıyla farklı üreticiler tarafından otomasyon sistemlerinin arayüzlenmesi için fiili bir standart haline geldi:
– Proses görselleştirme (doğrudan veri alışverişi ile bireysel ürün hatlarının izlenmesi)
– Entegre tesis yönetimi (sipariş, kalite kontrol, bakım, malzeme yönetimi, üretim planlaması)
OPC yazılım arayüzü, COM (Bileşen Nesne Modeli)(Component Object Model) ve DCOM (Dağıtılmış Bileşen Nesne Modeli)(Distributed Component Object Model) Windows teknolojilerine dayanmaktadır. OPC XML ise internet standartları XML, SOAP ve http’ye dayanmaktadır. COM, bir bilgisayarda ancak farklı programlarda bulunan nesneler arasındaki iletişim için Microsoft protokol standardıdır. DCOM ile COM, bilgisayar sınırlarının ötesindeki nesnelere erişme yeteneğiyle genişletildi. Bu temel, endüstri, ofis ve üretimden uygulamalar arasında standartlaştırılmış bir veri alışverişine izin verir. DCOM üzerinden iletişim yerel ağlarla sınırlıdır. XML aracılığıyla veri alışverişi, SOAP protokolünü (Basit Nesne Erişim Protokolü) kullanır. SOAP, platformdan bağımsız XML tabanlı bir protokoldür. SOAP ile internetteki veya heterojen bilgisayar ağlarındaki uygulamalar HTTP (Köprü Metni Aktarım Protokolü) aracılığıyla birbirleriyle iletişim kurabilirler.
OPC Foundation, OPC arayüzü için standardı tanımladı. Endüstri otomasyonunda lider şirketler, OPC Vakfı’ndan oluşmaktadır. İşletim sistemi sisteminin OPC sunucuları aşağıdaki özellikleri destekler:
– OPC Veri Erişimi(OPC Data Access) 1.0, 2.05a ve 3.0
– OPC XML Veri Erişimi(OPC XML Data Access) 1.01
– OPC Geçmiş Veri Erişimi(OPC Historical Data Access) 1.20
– OPC Alarmı ve Olayları(OPC Alarms & Events) 1.10
OPC İstemci-Sunucu(Client-Server) İletişimi Nasıl Sağlanır?
OPC iletişimi, istemci-sunucu ilkesine dayanır (bkz. Şekil 2). İstemci (müşteri) inisiyatif alır ve sunucuya (servis sağlayıcı) bir talepte bulunur. Sunucu yanıtlar, yürütür veya tedarik eder. Bunun için gerekli olan bağlantı kurulumu her zaman OPC istemcisinden gelir. Böyle bir iletişim şemasının avantajı, yalnızca istemcilerin sunucuyu “bilmesi(Know)” gerektiğidir.
OPC sunucusu, otomasyon sisteminin işlem verilerine erişebilir.
OPC sunucusu
Bir OPC istemcisi talep ettiğinde veri sağlayan bir OPC yazılım bileşenine OPC sunucusu denir. Windows kayıt defterinde OPC’ye özel girişler gerektiğinden, bilgisayarda bir sunucu kurulmalıdır. “Yukarıya doğru(Upwards)”, OPC sunucusu, Veri Erişimi arabirim spesifikasyonunu destekler; “aşağıya doğru(Downwards)”, gerçek veri kaynağı olarak daha düşük seviyeli bir iletişim ağı üzerinden bağlı otomasyon sistemine bağlanır.
OPC istemcisi
Bir OPC sunucusunu veri kaynağı olarak kullanan OPC bileşenlerine OPC istemcileri denir. Bir OPC istemcisi, kural olarak, yapılandırılması gereken kullanıcı programının bir parçasıdır. İki OPC arayüzü mevcuttur:
– C/C++ gibi işlev işaretçisi ilkesiyle arabirimlere hitap eden programlama dilleri için özel arabirim (müşteriye özel arabirim).
– Visual Basic gibi nesne adlarıyla arabirimlere hitap eden programlama dilleri için otomasyon arabirimleri.
OPC Spesifikasyonu Nedir, Nasıl Yapılır?
OPC Veri Erişimi (OPC DA)
Veri Erişimi, değişkenler aracılığıyla proses verilerine erişim için bir OPC özelliğidir. Veri Erişimi için bir OPC sunucusu, işlem etiketlerini ve bu değişkenlere çeşitli erişim olanaklarını yönetir. Sonuç olarak, OPC sunucusu şunları yapabilir:
– Bir veya daha fazla proses etiketinin değeri okunur.
– Yeni bir değer yazarak bir veya daha fazla işlem etiketinin değeri değiştirilir.
– Bir veya daha fazla proses etiketinin değeri izlenir.
– Sinyal değeri değişir
İşlem etiketleri, o anda belirlenmesi gereken değerler için yer tutuculardır. OPC spesifikasyonu, proses verilerini yönetmek için istemci ve sunucu programları arasındaki arayüzü tanımlar. Veri Erişim sunucuları, bir veya daha fazla Veri Erişim istemcisi için çok çeşitli veri kaynaklarına (örneğin sıcaklık sensörü) ve veri havuzlarına (örneğin kontrol sistemleri) şeffaf erişim sağlar.
Bu veri kaynakları ve havuzlar, doğrudan PC’ye takılan G/Ç(I/O) kartlarına yerleştirilebilir. Ancak, seri bağlantılar veya fieldbus’lar aracılığıyla bağlanan kontrolörler, giriş/çıkış modülleri vb. gibi herhangi bir cihazda da olabilirler. Bir Veri Erişim istemcisi, aynı anda birkaç Veri Erişim sunucusuna da erişebilir.
Data Access istemcileri çok basit Excel sayfaları veya kapsamlı programlar (örneğin, Visual Basic) olabilir. Veri Erişim istemcileri daha büyük programların parçası olabilir.
OPC Veri Erişim sınıfı modeli
Veri Erişiminin hiyerarşik sınıf modeli, müşteri tarafından veri erişimi için harcanan zamanın ve sonuçta ortaya çıkan içeriğin uygulamanın mevcut gereksinimlerine uyarlanmasına yardımcı olur. Veri Erişimi üç sınıfı ayırt eder:
– OPC sunucusu
– OPC grubu
– OPC öğesi
İstemci uygulaması, yalnızca OPC sunucu sınıfının bir nesnesini oluşturmak için işletim sisteminin COM çağrılarını kullanır. Diğer nesneler, OPC sunucu sınıfının veya daha düşük seviyeli sınıfların karşılık gelen OPC yöntemleri aracılığıyla üretilir.
OPC sunucu sınıfı en üsttedir. Her OPC sunucusu bu sınıfa aittir. Bu sınıf, Veri Erişim sunucusunun diğer tüm hizmetlerine erişimi temsil eder. Sınıfa özel öznitelikler yardımıyla, mevcut işlem etiketlerinin durumu, sürümü ve (isteğe bağlı olarak) ad alanı hakkında bilgi alınabilir. OPC sunucu sınıfının nesneleri, alt düzey OPC grup sınıfının örneklerini yönetir.
OPC grup sınıfı, doğrudan OPC sunucu sınıfına bağlıdır ve OPC sunucusu tarafından kullanılan işlem etiketlerini yapılandırır. Bir OPC istemcisi, bu sınıfın birkaç nesnesini aynı anda kullanabilir. OPC grup sınıfının nesnelerinin yardımıyla, bir istemci, yararlı süreç etiketleri birimleri oluşturabilir ve bunlarla işlemler gerçekleştirebilir. Örneğin, bir operatör kontrol ve izleme sisteminin ekran sayfasının tüm süreç etiketleri tek bir grupta birleştirilebilir.
OPC grup sınıfı, işlem etiketlerinin değerlerini okumak ve yazmak için kullanılabilecek yöntemleri tanımlar.
OPC öğe sınıfı, gerçek işlem etiketini temsil eder ve bireysel verilerin hedeflenen yoklanmasına izin verir. Her değişken, OPC sunucusunun ad alanındaki bir öğedir (öğe) ve bir öğe kimliği ile tanımlanır. Öğe kimliği, sunucunun üreticisi tarafından belirtilir ve sunucunun ad alanı içinde benzersiz olmalıdır. Her değer aşağıdaki özelliklere sahiptir:
Değer: Değişkenin son kaydedilen değeri
Kalite: Değerin önemi. Kalite iyiyse, değer kesin olarak belirlenebildi.
Zaman Damgası: Değişkenin mevcut değerinin belirlendiği zaman noktası. Müşteriye gösterilen her değer değişikliği ile zaman damgası güncellenir. Değişkenin değeri değişmezse, zaman damgası da aynı kalır.
Proses değerlerinin elde edilmesi için OPC arayüzü çağrıldığında değişkenler belirtilmelidir. Değişkenler belirlenerek, istemci sunucudan gerekli değerleri talep edebilir. İstemci, hangi değişkenlerin okunacağını belirtmek için istenen her değişkeni sunucuya kaydetmelidir. Değişkenler senkron ve asenkron olarak okunabilir ve yazılabilir.
İstemci, değişkenlerin izlenmesini sunucuya aktarabilir. Bir değişkenin değeri değişirse, sunucu istemciye karşılık gelen bir mesaj gönderir. OPC sunucusu tarafından sağlanan değişkenler alt bölümlere ayrılabilir:
İşlem etiketleri: Giriş/çıkış cihazlarının ölçülen değerlerini ve kontrol değerlerini temsil eder.
veya
Kontrol değişkenleri: Bu değişkenlerin kullanımı belirli ek hizmetleri tetikler, örn. şifrelerin aktarılması
veya
Bilgi değişkenleri: Bu değişkenler iletişim sistemi ve OPC sunucusu tarafından sağlanır ve bağlantıların, cihazların vb. durumu hakkında bilgi sağlar.
Bir OPC Veri Erişim sunucusunun değişkenlerine şunlar örenek verilebilir:
– Bir PLC’nin kontrol değerleri
– Bir ölçüm elde etme sisteminin verileri
– İletişim sisteminin durum değişkenleri
OPC Genişletilebilir İşaretleme Dili DA (OPC XML DA)
OPC XML, İnternet üzerinden platformdan bağımsız bir protokolle iletişime izin veren bir standarttır. İstemci artık bir Windows ortamına (DCOM) ayarlanmamıştır. HTTP protokolü ve SOAP arayüzü ile LINUX gibi diğer işletim sistemleri İnternet üzerinden OPC verilerini izleyebilir ve değiştirebilir.
SOAP, merkezi olmayan, dağıtılmış bir ortamda bilgisayarlar arasında yapılandırılmış ve tür tanımlı bilgi alışverişi için basit ve şeffaf bir mekanizma sağlar. SOAP, XML tabanlı bilgi alışverişi için bir temeldir.
OPC XML aracılığıyla veri erişimi, OPC Veri Erişimine dayalı bir işlevsel kapsama sahiptir. DCOM arabirimlerinde olduğu gibi, veri değişiklikleriyle ilgili değişiklik odaklı geri bildirim, sabit olmayan İnternet bağlantısı nedeniyle OPC XML için sağlanmaz.
Yöntemlere doğrudan İnternet’ten erişmek, önemli bir güvenlik riskini temsil eder. Bu nedenle SOAP, bir güvenlik duvarı aracılığıyla kolayca yönetilebilen veri aktarımı için yalnızca İnternet http kanalını (HTTP = Hiper Metin Aktarım Protokolü)(HTTP = Hyper Text Transfer Protocol) kullanır.
OPC Alarmları ve Olayları (OPC A&E)
OPC Alarm & Events, proses alarmlarını ve olaylarını aktarmak için ek bir özelliktir. Olaylar, bir alıcıya bildirilmesi gereken süreçteki özel durumlardır. OPC spesifikasyonu bunun için üç tür olay tanımlar:
Durumla ilgili olaylar: OPC durum modelinde tanımlanan durum geçişlerini işaret ederler ve tanımlanmış koşullara bağlıdırlar.
Olayları takip etme: Süreç değişikliklerini işaret ederler .(örneğin, bir kullanıcı bir kontrolörün ayar noktasını değiştirdiğinde)
Basit olaylar: Diğer tüm durumsuz olayları işaret ederler; örneğin, bir sistem bileşeninin arızası.
Alarmlar ve Olaylar sunucuları, örneğin,
– Tespit olayları – örneğin, ulaşılan reaktör seviyesi.
– Bir olayın durumunun belirlenmesi – ürün deposu dolu
– Bir olayın onaylanması – tespit edilen reaktör seviyesine ulaşılması
– Onayın izlenmesi – onay, reaktör alarm sinyali vericisi tarafından izlenir, alarm algılandı, uyarı sinyali kapatılabilir
Onay olmadan bile yeni olayları bildirme seçeneği vardır. OPC istemcisine sinyal verilen olaylar, filtre kriterleri kullanılarak OPC istemcisi tarafından belirlenir. Belirlenen filtre kriterlerine karşılık gelen tüm olaylar, olayın oluşturucusundan kullanıcıya iletilmelidir. Bu, Alarmları ve Olayları Veri Erişiminden ayırır. Değişkenler izlendiğinde, yalnızca belirtilen zaman ızgarası içindeki değer değişiklikleri iletilir.
OPC spesifikasyonu, mesaj alımı için arayüzün sözdizimini tanımlar. OPC sunucusunun üreticisi, bir sunucunun sağladığı olay türlerini belirtir.
SIMATIC NET’in OPC Sunucusu Nasıl Kullanılır?
Açık OPC arayüzü, SIMATIC NET’in PG/PC’sindeki ürünlerin merkezi arayüzüdür. SIMATIC NET’in OPC sunucusu, iletişim modüllerinin sunduğu tüm iletişim protokollerini ve servislerini destekler.
SIMATIC NET’in OPC sunucusu, tüm protokoller için OPC Veri Erişimi arayüz spesifikasyonunu destekler. Olayların iletişimi için mekanizmalara sahip protokoller için (S7 iletişimi), OPC Alarmları ve Olayları da desteklenir.
SIMATIC NET’in OPC sunucusu, SIMATIC NET’in PROFIBUS ve Endüstriyel Ethernet endüstriyel iletişim ağlarına erişim sağlar. OPC istemcilerine, ortak cihazın işlem etiketlerinin veya sinyal olaylarının değerlerini sağlar. Bunun için iletişim ağı üzerinden ortak cihazlara erişmek için SIMATIC NET’in protokol yazılımını ve iletişim işlemcisini kullanır (bkz. Şekil 5).
OpenPCS7 Nedir?
OpenPCS 7, çok kullanıcılı bir sistemde kullanılmak üzere geliştirilmiştir. OpenPCS 7 (OpenPCS 7 istasyonu) ile ayrı bir PC istasyonu ile, topoloji bilgisi olmadan ve bir PCS 7 OS kurulumu gerekmeden harici sistemlerle veri alışverişi yapılabilir. Bu sunucu, OPC aracılığıyla mevcut işletim sistemi sunucu sistemlerinden veri toplar ve konsantre bir biçimde kullanılabilir hale getirir. Bu nedenle OpenPCS 7, yalnızca çok kullanıcılı sistemlerde kullanılabilir.
OpenPCS 7, aşağıdaki düzeylerde veri alışverişi için kullanılabilir:
– Otomasyon seviyesi
– Tesis kontrol ve üretim kontrol seviyeleri
– MES seviyesi (Üretim Yürütme Sistemleri)(Manufacturing Execution Systems)
– ERP seviyesi (Kurumsal Kaynak Planlama)(Enterprise Resource Planning)
Kaynakça:
Hazırlayan: Mehmet Berat Şen
https://www.linkedin.com/in/mehmet-berat-%C5%9Fen-583108167/
KURSLARIMIZ
İletişim Bilgilerinizi Bırakın Biz Sizi Arayalım!
Sizin memnuniyetiniz, bizim mutluluğumuzdur…