OPC UA mit CODESYS und Node-RED

✓ RevPi Connect 4
✓ RevPi DIO - digitales I/O-Modul
✓ RevPi AIO - analoges I/O-Modul
✓ Induktiver Näherungsschalter (3 Draht, PNP)
✓ PT-1000 Temperatursensor (4 Draht)
✓ Verbindungskabel (zum Verdrahten des RevPi DIO und der LED).

✓ Node-RED
✓ OPC UA Client
✓ CODESYS
✓ OPC UA Server

Folge diesen Schritten, um dein System aus RevPi Connect 4 und den Erweiterungsmodulen RevPi DIO und RevPi AIO zu konfigurieren. Detaillierte Anleitungen findest du im Getting Started.

▷ Schließe das RevPi DIO und das RevPi AIO an den RevPi Connect 4 an.
Stelle sicher, dass die Erweiterungsmodule sicher über die PiBridge Schnittstelle mit dem RevPi Connect 4 verbunden sind.

▷ Schließe den induktiven Näherungsschalter an einen digitalen Eingang des RevPi DIO an.

▷ Schließe den PT-1000 an den RTD Kanal 1 des RevPi AIO an.

▷ Schließe den RevPi Connect 4 an die Spannungsversorgung an.

▷ Stelle eine Netzwerkverbindung her.

▷ Logge dich am RevPi Connect 4 ein.

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.

▷ Starte Node-RED.

▷ Öffne das Menü und wähle Palette verwalten.

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

▷ Öffne CODESYS.

▷ Öffne den Installer unter Tools › CODESYS Installer.

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

▷ Wähle im CODESYS Installer Install File.

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

▷ Um CODESYS Control Linux ARM 64 Bit zu installieren, wähle Tools › CODESYS Installer.

❯ Das Fenster CODESYS Installer öffnet sich.

▷ Suche nach CODESYS Control for Linux ARM64 SL und wähle Installieren.

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

▷ Wähle Tools › Update Linux ARM 64, um die Installation auf den Controller (hier den RevPi Connect 4) zu übertragen.

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

▷ Wähle CODESYS Control for Linux ARM64 SL aus.

▷ Wähle das Kontextmenü von Device im Gerätebaum.

▷ Wähle Add Device.

❯ Ein Fenster mit einer Liste aller RevPi Basismodule öffnet sich.

▷ Wähle das Basismodul RevPi Connect 4.

▷ Bestätige mit Add Device.

Optional kannst du zusätzliche RevPi Erweiterungsmodule anhängen.

▷ Wähle das Kontextmenü des RevPi Basismoduls.

▷ Wähle Add Device.

▷ Wähle die Geräteschnittstelle piBridgeLeft oder piBridgeRight, um ein Erweiterungsmodul hinzuzufügen.

▷ Wähle Add Device.

▷ Wähle das angehängte Erweiterungsmodul aus.

▷ Bestätige mit Add Device.

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

▷ Konfiguriere die Pins auf RevPi DIO:

▷ Konfiguriere den 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.

Für eine sichere Datenübertragung über OPC UA benötigen wir eine Möglichkeit, den Datenstrom zu verschlüsseln. Das geschieht über den Security Manager. Dieser prüft, ob für das Gerät ein Zertifikat vorhanden ist, um die Datenübertragung über X.509 zu verschlüsseln.

▷ Wähle Devices.

❯ Die verfügbaren Informationen zum Gerät werden angezeigt.

In diesem Fall sind die folgenden Informationen verfügbar:

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.

▷ Wähle Servers › Add › Custom Discovery › Double click to Add Server….

❯ Ein Popup öffnet sich.

▷ Stelle die IP-Adresse des Systems ein.

▷ 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 eine Kommunikationsoption, z. B. None-None(uatcp-uasc-uabinary).

▷ Wähle Ok, um fortzufahren.

▷ Um eine Verbindung zum Server herzustellen, wähle das Kontextmenü des Server und wähle Connect 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 wähle Ok.

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.

▷ Gib im Node OpcUa Item das Item an. Es besteht aus der NodeId der zuzugreifenden Variable.

Das Item kann im UaExpert Client abgerufen werden.

Beispiel:

Im Feld Type muss der Typ der Variable definiert werden:

Virtual Device OPC UA Server