OPC UA mit CODESYS und Node-RED

Die Standardinstallation von Node-RED enthält grundlegende Nodes, die am häufigsten verwendet werden. Es gibt jedoch eine umfangreiche Bibliothek zusätzlicher Nodes, die du verwenden kannst. Um das OPC-UA-Protokoll zu verwenden, musst du die bereitgestellten Nodes "node-red-contrib-opcua" installieren. Diese Installation kann entweder über die Befehlszeile mit dem Node Package Manager (npm) oder einfach über ein Terminal erfolgen.

▷ Öffne das Menü und wähle "Palette verwalten".

▷ Suche dann nach "node-red-contrib-opcua", um mit der Installation fortzufahren.

▷ Öffne den Installer unter "Tools/CODESYS Installer".

▷ Schließe vor dem Start des Installers das Hauptfenster deiner CODESYS-Anwendung.

▷ Klicke im CODESYS Installer auf "Installationsdatei" (EN) oder "Datei installieren" (DE).

▷ Folge den Installationsschritten, um die Pakete von deinem PC auf deine CODESYS-Anwendung zu installieren.

▷ Um CODESYS Control Linux ARM 64 Bit auf RevPi Geräten mit dem Bullseye 64-Bit-Image zu installieren, verwende das folgende Menü im CODESYS-Entwicklungssystem: Tools > CODESYS Installer. Ein Fenster wird geöffnet. Suche nach CODESYS Control for Linux ARM64 SL und klicke dann auf Installieren.

Die beiden Pakete sind nun als "Installiert" im CODESYS-Installer aufgeführt und somit auf deiner Anwendung installiert.

Verwende dann das folgende Menü im CODESYS-Entwicklungssystem: Tools > Update Linux ARM 64, um die Installation auf den Controller (hier dein RevPi 4) zu übertragen.

▷ Erstelle ein neues Standardprojekt mit CODESYS Control for Linux ARM64 SL in CODESYS.

▷ Wähle CODESYS Control for Linux ARM64 SL aus.

▷ Klicke mit der rechten Maustaste auf "Gerät" im Projekt-Tab.

▷ Klicke auf "Gerät hinzufügen" (EN) oder "Gerät anhängen" (DE).

Im folgenden Fenster finde alle RevPi Basismodul.

▷ Klicke auf RevPi Connect 4.

▷ Klicke auf "Gerät hinzufügen" oder "Gerät anhängen".

Optional kannst du zusätzliche RevPi Erweiterungsmodule anhängen.

▷ Klicke mit der rechten Maustaste auf das RevPi Basismodul.

▷ Klicke auf "Gerät hinzufügen".

Um ein Erweiterungsmodul hinzuzufügen, wähle die Geräteschnittstelle piBridgeLeft oder piBridgeRight.

▷ Klicke auf "Gerät hinzufügen".

▷ Wähle das angehängte Gerät aus.

▷ Klicke auf "Gerät hinzufügen".

Hier werden die verfügbaren Erweiterungsmodule angezeigt, die an die linke oder rechte Seite des RevPi Connect 4 angeschlossen werden können. Für dieses Beispiel:

Die Konfiguration der Pins auf RevPi DIO:

Die Konfiguration des RevPi AIO für den PT-1000 Temperatursensor. Es verwendet den RTD-Kanal 1 (RTD1).

Im Programm werden zwei Variablen definiert. Die Variable "A_OUT" greift auf den Kanal des RTD_Kanal 1 zu und gibt den Temperaturwert zurück. Die Variable "Input" greift auf den Eingang 2 des digitalen Eingangs des RevPi DIO zu, an dem die Signalleitung des induktiven Sensors angeschlossen ist.

Die OPC UA Server-Funktion ist nativ in der CODESYS-Entwicklungsumgebung enthalten. Im Programm OPCUA-TUT veröffentlichen wir den Status eines Eingangs und den Wert eines Temperatursensors.

Wir haben das Symbolkonfigurationsobjekt zum Projekt hinzugefügt und die OPC UA-Eigenschaften aktiviert.

Im Symbolkonfigurations-Editor finden wir eine Liste aller im Programm vorhandenen Variablen. Wir aktivieren nur die, die wir veröffentlichen möchten: den BOOL-Typ "Input", der den Status des digitalen Eingangs zurückgibt, und die Temperatur, dargestellt durch "A_OUT" vom Typ INT, die den Temperaturwert zurückgibt.

Für jede Variable können wir die Berechtigungen (Lesen, Schreiben, Lesen/Schreiben) ändern, indem wir auf die Spalte der Zugriffsrechte klicken. Nachdem das Programm auf das Ziel geladen und ausgeführt wurde, ist es möglich, auf die veröffentlichten Variablen mit einem OPC UA Client zuzugreifen.

Nun besteht auch die Möglichkeit, die Datenübertragung zu sichern, und dies kann auf zwei Weisen erfolgen. Erstens durch Benutzer-Authentifizierung, indem eine Kommunikationsrichtlinie geändert wird.

Zweitens kann festgelegt werden, ob ein anonymer Login erlaubt ist, was bedeutet, dass du auf die OPC-UA-Server zugreifen kannst, ohne Benutzerverwaltung, oder nicht. In diesem Fall haben wir es erlaubt.

Wir streben auch eine sichere Datenübertragung über OPC UA an. Dafür benötigen wir eine Möglichkeit, den Datenstrom zu verschlüsseln, und dies geschieht jetzt über den sogenannten "Security Manager". Dieser prüft, ob für das Gerät ein Zertifikat vorhanden ist, um die Datenübertragung über X.509 zu verschlüsseln. Dafür klicke auf "Geräte" und sehen die verfügbaren Informationen zum Gerät.

In diesem Fall sind die folgenden Informationen verfügbar:

Es ist wichtig zu beachten, dass die Verschlüsselung des OPC UA-Dienstes erforderlich ist. Zuerst muss geprüft werden, ob ein Zertifikat gespeichert ist. Falls nicht, wie im Bild oben gezeigt, muss eines erzeugt werden.

Der OPC-UA Server hat jetzt ein gültiges Zertifikat:

UaExpert® ist ein plattformübergreifender OPC UA Test-Client. Das Programm kann zusammen mit vielen anderen Programmen und Dokumentationen kostenlos von der Website der Unified Automation-Firma heruntergeladen werden.

Um eine Verbindung zu unserem System herzustellen und mit den veröffentlichten Variablen zu interagieren, können wir einen Server definieren, mit dem wir verbinden möchten, indem wir mit der rechten Maustaste auf Server > Hinzufügen > Benutzerdefinierte Entdeckung > Doppelklicken, um Server hinzuzufügen…​ klicken. Ein Popup öffnet sich, in dem du die IP-Adresse des Systems einstellen musst. Bestätige mit "Ok", um fortzufahren.

Das Programm stellt eine Verbindung zum Server her und zeigt ihn in der Liste an. Ein Eintrag erscheint ähnlich diesem: opc.tcp://192.xxx.xxx.xxx:, wobei "opc.tcp" das Protokoll über TCP angibt. Wenn du das Menü "opc.tcp://192.xxx.xxx.xxx:" erweiterst, wird eine automatische Erkennung des Servers mit dem richtigen Namen in dieser Form erscheinen: "OPCUAServer@RevPi99920(opc.tcp://192.168.1.214)".

Wähle nun eine Kommunikationsoption (z. B. "None-None(uatcp-uasc-uabinary)") und klicke dann auf "Ok", um fortzufahren.

Um eine Verbindung zum Server herzustellen, klicke mit der rechten Maustaste auf den Server und wählen dann "Verbinden" im Fenster, das erscheint. Sobald die Verbindung hergestellt ist, kannst du die gewünschte Variable suchen und mit ihr interagieren. Wähle eine Kommunikationsmethode (z. B. None-None(uatcp-uasc-uabinary)) und klicke dann auf "Ok".

Unten siehst du das Node-RED-Programm mit dem zugehörigen Dashboard, das mit dem OPCUA-TUT-Programm verbindet.

Die Kommunikation mit dem CODESYS OPC UA Server erfolgt über den OpcUa-Client-Node, bei dem der Endpunkt als Adresse und Port des OPC-UA-Servers definiert wird (im Beispiel: opc.tcp://192.168.1.214:4840). Für Leseoperationen (Variablen "Input" und "A_OUT") ist die Aktion "READ" definiert.

Im Node "`OpcUa Item muss das "`Item angegeben werden. Das Item besteht aus der "NodeId der zuzugreifenden Variable.

Das "Item" kann im UaExpert Client abgerufen werden.

Im Beispiel haben wir:

Im Feld Typ muss der Typ der Variable definiert werden: