OPC UA-Daten visualisieren

Einleitung

Unternehmensweite Bereitstellung industrieller Daten mit OPC UA

OPC UA ist der führende Standard für die herstellerunabhängige Kommunikation zwischen Systemen in der Industrie und Automatisierungstechnik.

Verschiedenste Maschinen und Geräte in der Fabrikhalle können mit OPC UA sowohl untereinander Daten austauschen als auch mit verschiedensten Softwareanwendungen der Unternehmens-IT. Ausgewählte Daten aus Maschinensteuerungen und anderen Quellen werden dabei über einen OPC UA Server bereitgestellt und können durch andere Anwendungen abgerufen werden, die einen OPC UA Client implementieren.

Eine häufige Anwendung in der Produktion ist die Aufzeichnung und Visualisierung von Anlagendaten. Maschinensteuerungen und Sensoren liefern zahlreiche Daten, die u.a. für die Produktionsüberwachung, Produktionsoptimierung und Qualitätssicherung relevant sind.

Softwareanwendungen, die einen OPC UA Client implementieren, können benötigte Datenpunkte in regelmäßigen Abständen auslesen. Auf diese Weise lassen sich Daten von der Feldebene bis in die Cloud übermitteln, wobei die Grenzen der klassischen Automatisierungspyramide verschwimmen.

Mithilfe passender Werkzeuge können wichtige Daten anschließend visualisiert werden, sodass Teams in der Produktion den aktuellen Anlagenstatus, relevante Produktionskennzahlen, die Entwicklung von Prozesswerten und viele andere Aspekte überwachen und analysieren können – oft in Echtzeit. Zudem erfolgt in der Regel eine Dokumentation der Daten.

Welche Daten können aufgezeichnet und visualisiert werden?

In der Praxis stammen OPC UA-Daten häufig aus Quellen wie Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS), Sensoren, Aktoren, CNC-Maschinen oder Robotern. Aber auch Softwaresysteme wie HMI, SCADA und MES sammeln Daten aus der Feldebene, die wiederum mithilfe eines OPC UA Servers für die Datenvisualisierung durch übergeordnete Systeme bereitgestellt werden können.

Die Daten, die sich auf diese Weise aufzeichnen und visualisieren lassen, sind äußerst vielfältig:

• Temperaturen
• Druckmessungen
• Durchflussmengen
• Füllstände
• Drehzahlen
• Vibrationen
• Positionsdaten
• …

Neben Messdaten und Prozessvariablen, können mithilfe von OPC UA aber auch Betriebszustände, Alarmmeldungen, Benachrichtigungen, Konfigurations- und Diagnosedaten ausgelesen werden.

Beispiel für die Visualisierung von Temperatur- und Füllstandsdaten in der Produktion

Praktische Umsetzung

Aufzeichnung und Visualisierung von OPC UA-Daten mit manubes

Im Folgenden zeigen wir am Beispiel unserer Cloud-Plattform manubes, wie Datenpunkte eines OPC UA Servers innerhalb weniger Schritte in der Cloud erfasst und auf verschiedene Weise visualisiert werden können.

Dabei sollen die Daten, darunter Prozessparameter und Statusinformationen, so dargestellt werden, dass Nutzer mit entsprechenden Berechtigungen sowohl aktuelle als auch historische Werte jederzeit einsehen können.

Cloud-Plattformen bieten zentrale Vorteile bei der Visualisierung von Daten in der Produktion. Verantwortliche können jederzeit orts- und geräteunabhängig per Webbrowser auf relevante Daten zugreifen. Zudem bieten viele Cloud-Plattformen eine Infrastruktur für die Speicherung und Verarbeitung großer Datenmengen sowie für die Nutzung von Technologien wie Künstliche Intelligenz.

Verbindung zu einem OPC UA Server herstellen und Datenaufzeichnung konfigurieren

manubes nutzt Edge-Komponenten, um sichere Verbindungen zu Produktionssystemen an verschiedenen Standorten herzustellen.

Der bidirektionale Datenaustausch mit OPC UA Servern, aber auch Datenbanken, APIs und anderen Systemen in der Produktion, wird durch Edge Nodes ermöglicht. Dabei handelt es sich um leichtgewichtige Softwarekomponenten, die in lokalen Netzwerken installiert werden und sichere Zugriffspunkte für die Kommunikation zwischen lokalen Datenquellen und der manubes-Cloudumgebung bereitstellen.

Nach der Installation eines Edge Nodes können in manubes ein oder mehrere Edge Connectoren erstellt werden. Diese erlauben es manubes-Nutzern, Verbindungen zu OPC UA Servern und anderen Systemen sowie die Datenaufzeichnung mithilfe eines intuitiven Assistenten zu konfigurieren.

Um einen OPC UA Server per Edge Connector anzubinden, müssen lediglich dessen Adresse im Netzwerk angegeben sowie ggf. Authentifizierungsdaten, Sicherheitseinstellungen und Zertifikate festgelegt werden. Bei Bedarf können auch Nutzerberechtigungen für jeden Edge Connector detailliert konfiguriert werden.

Anschließend können Nutzer festlegen, welche Datenpunkte des OPC UA Servers in manubes aufgezeichnet werden sollen und damit für die (historische) Visualisierung zur Verfügung stehen.

Neben dem Transfer von Produktionsdaten in die Cloud, bietet manubes auch die Möglichkeit, Daten auf einen verbundenen OPC UA Server zu schreiben. Damit eröffnen sich neue Potenziale für eine effiziente, digitale und mobile Produktionssteuerung aus der Cloud heraus.

OPC UA-Daten auf verschiedene Arten visualisieren

Mit dem manubes Page Designer können OPC UA-Daten auf vielfältige Weise visualisiert werden. Neben Visualisierungselementen wie Datentabellen und Diagrammen können die erstellten Seiten mit Hintergründen, Texten und Bildern angereichert werden. Interaktive Elemente wie Formulare, Buttons und Uploadfelder können verwendet werden, um intuitive Schnittstellen zu Produktionsprozessen zu schaffen. In Kombination lassen sich benutzerdefinierte Produktions-Dashboards erstellen, deren Funktionalität an die individuellen Anforderungen einer Produktionsumgebung angepasst wird.

Die Visualisierung von OPC UA-Daten mit manubes ist denkbar einfach. Fügen Sie auf einer mit dem Page Designer erstellten Seite ein Visualisierungselement hinzu und verknüpfen Sie es mit einer vorhandenen Datenquelle. Wurde wie zuvor beschrieben ein OPC UA Server angebunden, steht dieser als Datenquelle zur Verfügung und die zu visualisierenden Werte können aus der Struktur der aufgezeichneten Datenpunkte ausgewählt werden.

Im Folgenden zeigen wir verschiedene Optionen für die Visualisierung von OPC UA-Daten mit manubes.

Dynamische Label sind die einfachste Möglichkeit, um einzelne Werte in Echtzeit darzustellen. Sie aktualisieren sich basierend auf den verknüpften Datenquellen und können z.B. verwendet werden, um einen schnellen Überblick über den Status einer Anlage zu erhalten.

Auch Gauge Controls bieten eine Möglichkeit zur Visualisierung einzelner OPC UA-Datenpunkte in Echtzeit. Die Darstellungsform hilft dabei, Werte einzuordnen.

Neben der unten gezeigten Bar-Chart-Darstellung, bei der Nutzer den Startwert, Endwert, Startwinkel und Endwinkel festlegen können, sind auch die Darstellungsformen Messuhr und Balken verfügbar.

Mit dem Time Series Chart können die aufgezeichneten OPC UA-Daten im Zeitverlauf visualisiert werden.

Daten können als Linien, Steplines oder in einem Gantt-Chart dargestellt werden.

So lassen sich z.B. Temperaturwerte als Kurven visualisieren, während die Gantt-Darstellung Aufschluss über den Anlagenstatus (einschließlich etwaiger Störungen) zu jedem Zeitpunkt gibt.

Auf diese Weise können Ereignisse und Abweichungen in der Produktion nicht nur sofort erkannt, sondern auch direkt mit möglichen Ursachen in Verbindung gesetzt werden.

Das Time Series Chart bietet die Möglichkeit, benutzerdefinierte Zeiträume festzulegen, um historische Daten zu betrachten oder Entwicklungen in einem größeren Zeitintervall zu analysieren.

Video-Tutorials

Schritt-für-Schritt-Anleitungen im Video-Tutorial

Ausführliche Anleitungen zur Anbindung von OPC UA Servern in der Produktion sowie zur Visualisierung von OPC UA-Daten erhalten Sie in unseren Video-Tutorials zu manubes.

Auf der Tutorial-Seite können Sie die gewünschten Videos anfordern und erhalten diese anschließend per E-Mail.

Bei Fragen zu manubes können Sie jederzeit Kontakt mit uns aufnehmen.