Erbessd PHANTOM® OPC UA

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Das Gateway Version 2 des drahtlosen Sensorsystems ERBESSD INSTRUMENTS® PHANTOM® sowie der kabelgebundene Monitor DEFIANT™ enthalten einen nativen OPC-UA-Server. Jeder Sensor erscheint als Objekt im Adressraum des Servers, mit seinen Live-Messwerten als OPC-UA-Variablen, die jeder Standard-Client — Ignition, Kepware, WinCC, FactoryTalk, Node-RED, UAExpert, opcua-asyncio — durchsuchen, lesen, abonnieren und bei einigen Steuerpunkten auch schreiben kann.

Aufgrund der Funktionsweise des OPC-UA-Protokolls stehen das vollständige Zeitsignal und die FFT über OPC UA nicht zur Verfügung. Nutzen Sie dafür die MQTT-Anbindung.

Sie können den OPC-UA-Server gleichzeitig mit allen anderen vom Gateway unterstützten Protokollen verwenden, darunter EI-Analytic™, EI Monitor, MQTT und Modbus.

Einige der hier beschriebenen Optionen wurden in späteren Gateway-Versionen ergänzt. Wenn Sie eine davon in Ihrer Admin-Konsole nicht finden, aktualisieren Sie das Gateway auf die neueste Firmware.

Serverfunktionen im Überblick

Den OPC-Server aktivieren

Um den OPC-UA-Server zu aktivieren, schalten Sie ihn in der Admin-Konsole des Gateway 2 auf der Seite General config über das Kontrollkästchen „Enable OPC UA Server“ ein. Klicken Sie auf Speichern; das Gateway startet neu. Nach dem Neustart ist der OPC-Server bereit.

Endpunkt-URL

Sobald der OPC-UA-Server aktiviert ist, erreichen Sie ihn mit jedem OPC-UA-Client über:

opc.tcp://192.168.1.2:4334/UA/PhantomGW

wobei 192.168.1.2 durch die IP-Adresse Ihres Gateways zu ersetzen ist. Verwenden Sie für die erste Verbindung den Sicherheitsmodus None und die Sicherheitsrichtlinie None.

Der Server veröffentlicht seine Endpunkte unter dem Hostnamen PhantomGW und kündigt zusätzlich diese alternativen Hostnamen an, damit ein Client, der die Endpunkt-URL nach der Erkennung umschreibt, ihn dennoch erreicht:

• PhantomGW-<Gateway-Seriennummer>
• die aktuelle eth0-Adresse des Gateways oder die von wlan0, wenn keine kabelgebundene Adresse vorliegt

Den Hostnamen überschreiben

Manche Clients lehnen einen Endpunkt ab, dessen Hostnamen sie nicht auflösen können. Aktivieren Sie Override OPC hostname und tragen Sie unter Host name einen DNS-Namen oder die feste IP-Adresse des Gateways ein, damit der Server diesen Namen statt PhantomGW ankündigt.

Sicherheitsprofile

Sicherheitsrichtlinien und Nachrichtenmodi

Standardmäßig bietet der Server den vollständigen Satz an, damit sich jeder Client unabhängig von seinen Fähigkeiten verbinden kann:

Unverschlüsselte OPC-UA-Kommunikation deaktivieren

Das Aktivieren von Disable OPC UA unencrypted communication beschränkt den Server auf die modernen Richtlinien:

None, Basic128Rsa15 und Basic256Sha256 entfallen, und die Modi None sowie reines Sign werden nicht mehr angeboten. Dies ist die empfohlene Einstellung für den Produktivbetrieb. Basic128Rsa15 und Basic256Sha256 gelten bei der OPC Foundation als veraltet; sie aktiviert zu lassen nützt nur älteren Clients, die die AES-Richtlinien nicht aushandeln können.

Prüfen Sie vor dem Aktivieren dieser Option, ob Ihr Client Aes128_Sha256_RsaOaep oder Aes256_Sha256_RsaPss unterstützt, sonst kann er sich danach nicht mehr verbinden.

Benutzerauthentifizierung

Im Auslieferungszustand akzeptiert der Server anonyme Sitzungen. Auf derselben OPC-Konfigurationsseite können Sie das einschränken:

Benutzer werden je Gateway definiert. Kombinieren Sie Disable OPC UA Anonymous login mit Disable OPC UA unencrypted communication, damit Zugangsdaten niemals über einen unverschlüsselten Kanal gehen.

Adressraum

Der OPC-UA-Server ist als Baumstruktur aufgebaut. Unter dem Wurzelordner liegt ein Ordner Objects, in dem alle Seriennummern der Sensoren erscheinen. Unter jeder Seriennummer stehen je nach Sensortyp unterschiedliche Variablen.

Alle Knoten liegen im Namespace-Index 1 und verwenden String-NodeIds.

Root
└── Objects
    ├── 40217                         ← Funksensor, Browse Name = Seriennummer
    │   ├── friendlyName              (String)
    │   ├── isPaired                  (Boolean)
    │   ├── type                      (UInt16)
    │   ├── version                   (UInt16)
    │   ├── battery                   (Double)
    │   ├── batteryType               (UInt32)
    │   ├── temperature               (Double)
    │   ├── rms                       (Double[3])
    │   ├── rms_element0..2           (Double)
    │   ├── arms                      (Double[3])
    │   ├── arms_element0..2          (Double)
    │   ├── sensorActions
    │   │   ├── triggerCollection     (Boolean, schreibbar)
    │   │   └── triggerStateUpdate    (Boolean, schreibbar)
    │   └── extendedMetrics           (nur triaxiale Sensoren)
    │       ├── 0                     ← X-Achse
    │       ├── 1                     ← Y-Achse
    │       └── 2                     ← Z-Achse
    └── WiredCH1                      ← kabelgebundener Kanal des DEFIANT™
        ├── accel_rms                 (Double)
        ├── velocity_rms              (Double)
        └── …

NodeId-Schema

Jeder Knoten hat eine deterministische String-NodeId, sodass Sie ein Tag direkt adressieren können, ohne den Baum zu durchsuchen:

Für den Sensor 40217 lautet der Geschwindigkeits-RMS der Z-Achse ns=1;s=ph40217-rms_element2, und das vollständige Geschwindigkeits-RMS-Array ns=1;s=ph40217-rms.

Arrays werden doppelt veröffentlicht. Jede Array-Variable (rms, arms, tcTemperature, voltage, instCurrent, dryContactsState, …) wird sowohl als einzelner Array-Knoten als auch als je ein Skalarknoten pro Element mit dem Suffix _element0, _element1, … bereitgestellt. Nutzen Sie den Array-Knoten, wenn Ihr Client Arrays verarbeitet; nutzen Sie die _elementN-Knoten, wenn er ein Tag je Wert erwartet, wovon die meisten SPS- und SCADA-Tag-Browser ausgehen.

Zeitstempel und Abtastung

Jede Messvariable liefert einen sourceTimestamp und einen serverTimestamp, die auf den Zeitpunkt gesetzt sind, zu dem das Gateway zuletzt eine Aktualisierung dieses Sensors erhalten hat. Diesen Zeitstempel mit der aktuellen Uhrzeit zu vergleichen ist der zuverlässige Weg, einen Sensor zu erkennen, der nicht mehr sendet — der Wert selbst behält einfach seine letzte Messung.

Alle Variablen deklarieren ein minimumSamplingInterval von 1000 ms. Ein schnelleres Veröffentlichungsintervall im Abonnement liefert keine neuen Daten: Funksensoren senden in ihrem eigenen konfigurierten Intervall, typischerweise im Bereich von Sekunden bis Minuten.

Welche Sensoren erscheinen

Standardmäßig werden alle Sensoren exportiert, die das Gateway sieht, gekoppelt oder nicht. Aktivieren Sie Export only paired sensors, um den Adressraum auf gekoppelte Sensoren zu beschränken. Knoten werden im laufenden Betrieb hinzugefügt und entfernt, sobald Sensoren gekoppelt, entkoppelt, erkannt oder vergessen werden — ein Neustart des Gateways ist nicht nötig. Der boolesche Wert isPaired erlaubt es einem Client, der alles exportiert, selbst zu filtern.

Variablen

Die Variable type enthält den Sensortyp gemäß folgender Tabelle:

Gemeinsame Variablen aller Sensoren

Batterietypen:

Triaxialer Beschleunigungssensor (3, 5, 6, 8 und 9)

PHANTOM® MAX (14 und 15)

Triaxial universal (7)

Wärmebildkamera (10)

Das Wärmebild selbst wird über OPC UA nicht veröffentlicht. Nutzen Sie MQTT.

Thermoelement-Temperatur (20, 21 und 22)

Infrarot-Temperatur (25)

4-20-mA-Sensor (26) und Spannungsmesser (27)

Strommodul (30 und 32)

Trockenkontaktsensor (31)

Drehzahlsensor (RPM) (40)

Abstand (50)

Universalknoten (60)

Repeater (12)

Es werden nur type und version veröffentlicht.

Erweiterte Kennwerte (triaxiale Sensoren)

Liefert ein triaxialer Sensor ein vollständiges Zeitsignal, berechnet das Gateway daraus achsweise Statistiken und veröffentlicht sie unter extendedMetrics in Unterobjekten mit den Namen 0 (X), 1 (Y) und 2 (Z):

Diese Knoten erscheinen, sobald zum ersten Mal ein Zeitsignal dieses Sensors erfasst wurde; ihre Zeitstempel beziehen sich auf das letzte Zeitsignal, nicht auf die letzte Statusaktualisierung.

Sensoraktionen (schreibbare Variablen)

Jedes Sensorobjekt enthält einen Ordner sensorActions mit schreibbaren booleschen Variablen. Ein Schreibvorgang stellt die entsprechende Aktion im Gateway in die Warteschlange; der zurückgelesene Wert zeigt, ob gerade eine Aktion aussteht.

Ein true auf ns=1;s=ph40217-actions-triggerCollection löst beispielsweise eine Aufzeichnung am Sensor 40217 aus. Das entstehende Zeitsignal wird nicht über OPC UA zurückgegeben: Es wird gespeichert und je nach Konfiguration an EI-Analytic™, EI Monitor und/oder MQTT weitergeleitet.

Kabelgebundene Kanäle des DEFIANT™

Bei einem DEFIANT™ wird jeder kabelgebundene Kanal als Objekt mit dem Namen WiredCH1, WiredCH2, … angelegt, mit den für diesen Kanal berechneten Kennwerten als Double-Variablen. Der Browse Name des Objekts und seine NodeId beginnen bei 1 (WiredCH1 ist der erste Kanal, ns=1;s=wired1).

Verbindung: praktische Beispiele

UAExpert

1. Server → Add → Custom Discovery → Double click to add server.
2. Geben Sie opc.tcp://192.168.1.2:4334/UA/PhantomGW ein.
3. Klappen Sie den gefundenen Server auf und wählen Sie den Endpunkt: None / None für einen ersten Test oder Aes256_Sha256_RsaPss / Sign & Encrypt im Produktivbetrieb.
4. Wenn Sie die anonyme Anmeldung deaktiviert haben, tragen Sie unter Authentication Settings → Username die in der Konsole angelegten Zugangsdaten ein.
5. Bestätigen Sie das Zertifikat des Gateways, wenn Sie dazu aufgefordert werden, verbinden Sie sich und durchsuchen Sie Objects.

Python (opcua-asyncio)

import asyncio
from asyncua import Client

URL = "opc.tcp://192.168.1.2:4334/UA/PhantomGW"

async def main():
    async with Client(url=URL) as client:
        # Das vollständige Geschwindigkeits-RMS-Array lesen
        rms = await client.get_node("ns=1;s=ph40217-rms").read_value()
        print("Geschwindigkeits-RMS x/y/z (mm/s):", rms)

        # Eine einzelne Achse lesen
        rms_z = await client.get_node("ns=1;s=ph40217-rms_element2").read_value()
        print("Geschwindigkeits-RMS Z (mm/s):", rms_z)

        # Den Wert samt Quell-Zeitstempel lesen
        dv = await client.get_node("ns=1;s=ph40217-temperature").read_data_value()
        print("Temperatur:", dv.Value.Value, "um", dv.SourceTimestamp)

asyncio.run(main())

Mit aktivierter Authentifizierung und Verschlüsselung:

client = Client(url=URL)
client.set_user("scada")
client.set_password("ihr-passwort")
await client.set_security_string(
    "Aes256Sha256RsaPss,SignAndEncrypt,client-cert.der,client-key.pem"
)

Abonnieren statt pollen

Da alle Variablen ein minimales Abtastintervall von 1000 ms deklarieren, fordern Sie ein Veröffentlichungsintervall von 1000 ms oder langsamer an. Ein schnelleres Intervall wird angenommen, liefert aber keine zusätzlichen Daten.

class Handler:
    def datachange_notification(self, node, value, data):
        print(node, value, data.monitored_item.Value.SourceTimestamp)

sub = await client.create_subscription(1000, Handler())
await sub.subscribe_data_change(client.get_node("ns=1;s=ph40217-rms_element2"))

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