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Evolución de DCOM

TECNOLOGÍAS DE INTEGRACIÓN MICROSOFT PARA EL CONTROL Y SUPERVISION DE PROCESOS

• Los primeros computadores personales tenían capacidades limitadas y empleaban sistemas operativos simples que solo podían ejecutar un proceso (programa en ejecución) a la vez. • Con el desarrollo de procesadores más poderosos y de sistemas operativos más sofisticados se hizo posible la ejecución de varios procesos de forma (aparentemente) simultánea incorporando técnicas de tiempo compartido. • Pronto se sintió la necesidad de contar con mecanismos de intercambio de información entre procesos (programas en ejecución).

EASM

Evolución de DCOM • Los primeros intentos de ofrecer comunicación entre procesos en los ambientes Windows fueron el DDE (Dynamic Data Exchange) y el Clipboard. • Microsoft introdujo en 1992 la tecnología OLE (Object Linking and Embedding). OLE introduce los conceptos de objeto y componente. • COM surge para satisfacer la necesidad de Microsoft de modularizar las complejas aplicaciones modernas. • COM permite la creación de componentes reutilizables que pueden ser desarrollados de manera independiente los unos de los otros.

• A continuación mencionaremos los primeros y actuales mecanismos que ofrecen comunicación entre procesos en los ambientes Windows

Comunicación DDE • La comunicación DDE (Dynamic Data Exchange) es una forma de Comunicación Interprocesos que usan memoria compartida para intercambiar datos entre aplicaciones dentro de Windows • Su principal característica es que las aplicaciones que se comunican es de manera constante, es decir, cualquier modificación de una variable en una de las aplicaciones repercute inmediatamente en la otra aplicación. Ejemplo: establecer un enlace nediante DDE entre el programa WinCC (Siemens) y una hoja de EXCEL (Microsoft), para que las variables del procesos sean accesibles desde la hoja de cálculo.

Comunicación DDE

Comunicación DDE •

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Si un grupo de variables debe ser compartido, la aplicación server DDE proveerá datos para intercambiar datos dinámicos con uno o mas clientes DDE. El server DDE se ‘apropia’ de todas las variables, entonces los clientes se refiere a esas variables para leer o escribirlos. La dirección de las variables compartidas consiste de tres partes: a. Service: (application):en el mayor de los casos consiste en el nombre de laaplicacion a. Topic:el nombre del area de dato b. Item:the nombre del data item (esto es ingresado por el usuario)

Comunicación DDE • La desventaja de la comunicacion DDE, es la transferencia lenta entre el server DDE y la aplicacion (esto se eleva si hay varias aplicaciones clientes) • Otra desventaja y muy esencial es la imposibilidad para configurar mensajes individuales. Es imposible por ejemplo setear que entradas analogicas tengan que ser transferidas una vez cada minuto y las entradas digitales una vez cada segundo • El ancho de banda era limitado (la información se transfiere en formato de caracteres) y no se podía enviar información a través de redes. • El OPC es una mejor y mas rapida interface que el DDE, pero a veces no esta disponible el server OPC y tienes solo el server DDE

COM/DCOM 1992 Windows 3.1 & Object Linking & Embedding 1.0 (OLE) En cuanto apareció, ya se intuía que OLE iba a desplazar al DDE para intercambio de datos, ya que era más flexible, robusto y usaba mecanismos de transporte mas eficientes.

• COM (Component Object Model) permite que una

aplicación utilice funcionalidades de otra aplicación residente en la misma computadora, ello se hace incorporando a la aplicación principal objetos software propios de la otra aplicación. • DCOM (Distributed COM) supone extender el estándar COM a sistemas formados por redes.

COM / DCOM / COM+

Visual Basic for Applications (VBA)

• DCOM (Distributed Component Object Model) es el resultado de la evolución y convergencia de dos tecnologías: la comunicación inter-procesos en los ambientes Windows de Microsoft y los esfuerzos del la OSF (Open Software Foundation) para desarrollar un ambiente de computación distribuido (DCE, Distributed Computing Environment), en particular un protocolo para la invocación de procesos remotos (RPC, Remote Procedure Calls).

• VBA es el lenguaje de programación (basado en scripts) incorporado en las aplicaciones de Microsoft Office y ofrece diversas ventajas. Está muy extendido y es aceptado por diversos fabricantes, por lo que se ha convertido en un estándar “de facto” . • El uso de un lenguaje común también facilita la integración de objetos suministrados por terceros, en la medida que aplican este mismo estándar. Además, permite interactuar directamente con las aplicaciones de Office (Access, Excell, Word, …), y de otros productos compatibles.

OPC: necesidad de opc

OPC (OLE para el Control de Proceso)

• Antes del OPC, cada software requería de un interfase específico (servidor, driver) para intercambiar datos con una determinada familia de dispositivos de campo. • Además, para intercambiar datos entre aplicaciones se utilizaba el estándar DDE o bien interfaces específicas para cada pareja de aplicaciones. Aplicacion grafica

Software Driver

OPC • Por tanto se presentaba una dificultad en las operaciones de control industrial, como la de compartir información entre dispositivos inteligentes de campo, así como también con el resto de la empresa. • Esta diversificación obligaba a los desarrolladores de software SCADA a incorporar centenares de drivers para cada fabricante.

Aplicacion De tendencias

Software Driver

Software Driver

Aplicacion de informes

Software Driver

• OPC elimina esta necesidad y permite utilizar una misma interface para comunicar aplicaciones, dispositivos y drivers. Los proveedores, tanto de hardware como de software, pueden suministrar productos con una elevada conectividad y compatibilidad, y los usuarios tienen una amplia gama de opciones para construir la solución que mejor se adapta a sus necesidades. Aplicación trabajando con varios servidores (de diferentes fabricantes) a la vez

OPC • Por tanto, OPC es una interfaz estándar de comunicación en el campo del control y supervisión de procesos proporcionando un acceso simple a los datos, permitiendo el nexo de las aplicaciones a cualquier componente de automatización que este en red por medio de un bus de campo o Ethernet Industrial • Este estándar permite que diferentes fuentes de datos envíen datos a un mismo servidor OPC, al que a su vez podrán conectarse diferentes programas compatibles con dicho estándar.

Ejemplo sin OPC

Que es OPC? • Es una norma de intercambio de datos para el nivel de planta basada en la tecnología de Microsoft COM/DCOM y OLE (Object Linking and Embedding) denominada OPC (OLE for Process Control), que permite un método para el flujo transparente de datos entre aplicaciones corriendo bajo sistemas operativos basados en Microsoft Window. • La tecnología COM permite la definición de objetos estándar así como de métodos y propiedades para los servidores de información en tiempo real. La tecnología OLE Automation posibilita comunicar las aplicaciones con datos recibidos a través de LAN, estaciones remotas o Internet. • OPC es un primer paso concreto que permite tener una red, para compartir los datos de los dispositivos a nivel de proceso.

Ejemplo con OPC

Ejemplo con OPC

OPC Server: RSLINX

OPC • La arquitectura del OPC es Cliente/Servidor. • Las aplicaciones que requieren servicios, los piden como clientes desde los componentes de automatización, y los servidores a su vez proveen la información requerida. La idea del OPC esta en normalizar el interface entre el servidor OPC y el cliente OPC independientemente de cualquier fabricante particular • Los servicios prestados por los servidores OPC para clientes OPC por medio del interface OPC típicamente implican la lectura, cambio y verificación de variables de proceso. Mediante estos servicios es posible operar y controlar un proceso.

OPC • OPC permite comunicar un software SCADA y los buses de comunicación con los autómatas, así como comunicar la aplicación SCADA y otras aplicaciones como puedan ser las de gestión, abriendo a estas últimas el acceso a los datos de planta, como datos históricos, datos batch, etc.

OPC • Diferentes vendedores pueden proveer servidores OPC. • Los vendedores indican el dispositivo y los datos a el cual cada servidor tiene acceso.

OPC –OPC S (Security): Especifica cómo controlar el acceso de los clientes a los servidores. –OPC XML-DA (XML Data Access): Sirve para el intercambio de datos entre servidores y clientes como OPCDA pero en vez de utilizar tecnología COM/DCOM utiliza mensajes SOAP (sobre HTTP) con documentos en XML. –OPC CD (Complex Data): Permite a los servidores exponer y describir tipos de datos más complicados en forma de estructuras binarias y documentos XML

OPC • OPC es un conjunto de estandares (protocolos) entre los que podemos destacar los siguientes: – OPC-DA (Data Access): OPC acceso a datos, el original, sirve para el intercambio de datos a tiempo real entre servidores y clientes. –OPC-AE (Alarms & Events): Proporciona alarmas y notificaciones de eventos. –OPC B (Batch).- Útil en procesos discontinuos. –OPC DX (Data eXchange): Proporciona interoperabilidad entre varios servidores. –OPC HDA (Historical Data Access): Acceso histórico a datos OPC.

Que proporciona OPC Data Access? • Datos de sensores: presión,caudal,temperatura,etc • Parámetros de control : abierto,cerrado,arranque,parada • Información de estado: estado de hardware y las conexiones • En general cualquier dato que un servidor desee exportar

Acceso de Datos OPC: OPC-DA Compuesto por varios elementos: El servidor (server): Sirve como container para objetos del grupo OPC. Es el Objeto al que se conectan las aplicaciones. Los servidores están organizados en grupos y cada grupo puede contener distintos items El grupo (group): El servidor genera grupos OPC. Las diferentes partes de la aplicación (displays de operador, informes, etc.) pueden usar distintos grupos, los cuales pueden tener distinta frecuencia de refresco y pueden ser de acceso secuencial o basado en excepciones (eventos). Los grupos tienen items que son datos del servidor

Acceso de Datos OPC: OPC-DA •A cada item se asocia un nombre, valor (valor de la variable de proceso), un cualificador (estado de la variable, OK, bajo rango, etc.) y una marca de tiempo •El cliente puede leer y escribir items: Las lecturas pueden ser sincronas o asíncronas

El elemento (item): Están dentro de los grupos OPC. Representan conexiones a fuentes de datos (tags, variables de proceso).

Acceso de Datos OPC: OPC-DA

Where does OPC Data Access Fit?

OPC (via DCOM)can also be used between subsystems and Management Consoles

OPC is generally used between Monitoring applications and I/O specific software drivers

Data Monitor SubSystem

OPC Device Specific I/O Control

Low level sensors Typically use a dedicated Hardware Interface and protocol

OPC Alarm & Events: OPC A&E • Los servidores OPC A&E proporcionan: – Mecanismos para informar de condiciones de alarma – Interfaces para que los clientes conozcan las alarmas que soporta el servidor y el estado actual • Los servidores OPC A&E son necesarios para señalar: – Alarmas sobre datos de sensores: presión, temperatura... – Alarmas sobre parámetros de control: start, stop, open... – Actualizaciones sobre estado de información(HW,SW) – Completar secuencias “batch” – Otro tipo de eventos que no están en servidores OPC DA

OPC Historical Data Acces: OPC HDA • Define la manera en la que son tratados los archivos OPC • Items: Los items OPC HDA comprenden: – Identificador – Valor – Calidad – Agregado al que pertenecen – Atributos • Atributos: Describen parámetros propios del Item (nombre, tipo de dato, unidad de conversión...). • Agregados: Especifican el tratamiento a los datos

OPC Alarm & Events : OPC A&E •

Eventos – Acontecimiento reseñable. Asociado o no a una condición. – Se distinguen tres tipos de eventos.: • Condition Related: asociados a una condición • Tracking Related: no asociados con alarmas, pero implican interacción cliente servidor • Simple: Usados para codificar errores materiales • Alarmas – Condición anormal a un proceso. Asociada o no a una condición

OPC DX – OPC Data Exchange : OPC DX • OPC DX define: – Comunicaciones servidor a servidor a través de redes de comunicación Ethernet – Servicios de gestión y configuración remotos – Extensiones del estándar OPC Data Access

OPC DX – OPC Data Exchange : OPC DX

Ventajas de utilizar OPC • OPC-DA ofrece un estándar de acceso a datos entre sistemas propietarios de control y automatización. • Integración tecnológica de diferentes fabricantes dentro de un mismo sistema. • Costos de desarrollo menores, por trabajar en una plataforma “universal” (OLE/COM), evitando duplicidad de esfuerzos. • Desarrollar sistemas específicos, según nuestras necesidades y no las que nos ofrezcan los fabricantes. • Integrar múltiples plataformas (Windows, Linux, Unix, suSe) mediante la utilización de COM, DCOM, Active X y Entire X. • Comunicación en redes LAN y WAN como así también exportar datos a Internet • Por medio de Softwares industriales específicos se puede lograr un mayor control dentro del proceso productivo, y optimizar Materias Primas, Recursos,Costos, etc.

Ventajas de utilizar OPC • OPC-DX ofrece un estándar operacional e interconectividad en Buses de Campo • OPC-DX extiende la funcionalidad de OPC-DA, trabajando con ella, permite: • Interconectividad Plug and Play con múltiples oferentes de Buses de Campo. • Arquitectura de integración más versátil. Múltiples Buses de Campo podrán operar e intercambiar datos entre sí. Lo anterior con lleva a aminorar los costos de Hardware y Software. • Acceso a datos en tiempo real y de manera consistente.

Ventajas de utilizar OPC • OPC-XML-DA es un paradigma a considerar en los servicios vía WEB • Permite un acceso global a los datos de Buses de campo y Redes Industriales de diferentes fabricantes, ya que puede operar a nivel a Extranet e Internet. • Gracias al formato XML, la arquitectura de control y comunicación puede combinar diversos sistemas operativos (Microsoft, Linux, suSe, Unix) con la posibilidad de combinar la eficiencia y seguridad, en forma libre, de las múltiples plataformas. • Con la incorporación al mercado de softwares que permitan hacer mantención remota y monitoreo a Sistemas DCS, Controladores o dispositivos I/O, posibilitará reducir costos y fortalecer la eficiencia operativa del sistema.

Desventajas de utilizar OPC

Recomendaciones

• La interoperabilidad trae un costo asociado: La Seguridad • Los fabricantes de Buses de Campo (Fieldbus), han desarrollado Gateways para interconectar sus protocolos propietarios a redes Ethernet. Personas inescrupulosas podrían accesar desde el nivel de Negocios (Gestión) hasta el nivel de proceso, dañando potencialmente todo el sistema comunicacional. • Hoy en día existe la capacidad de ingresar a sistemas de red de diferentes sistemas operativos a nivel WAN, mediante Entire X y Active X. La red de comunicaciones OPC puede estar expuesta a escala mundial y accesible desde cualquier plataforma operativa, más aún y con mayor efectividad si se implementa definitivamente OPCXML-DA, por utilizar wrapper genéricos.

• Se recomienda acrecentar los niveles de seguridad, usando Softwares de Encriptación de datos (Para él tráfico de Datagramas) y FireWall (Cortafuegos) para proteger la Red de datos de otras externas. • Por ahora, la operación de OPC es solo eficiente y confiable en ambiente Windows de Microsoft. Se sugiere realizar toda implementación de OPC bajo estándar Microsoft, hasta que se definan tendencias y especificaciones con otros sistemas operativos.

Conclusiones • OPC es la solución a los problemas de Interoperabilidad e Integración en torno a sistemas de control y de supervisión industrial. • El hecho que OPC se sustente en la plataforma OLE/COM de Microsoft y considerando que la mayoría de las aplicaciones industriales se encuentran realizadas en Power Builder, Visual C++ y Visual Basic, no es raro notar que el estándar OPC lo hayan adoptado más de Noventa y Seis fabricantes de los Cinco que fueron originalmente. • También se destaca la posibilidad de integrar OPC con otros sistemas operativos como lo son Linux y Unix, dejando la posibilidad a los integradores de trabajar en otros sistemas que consideren más eficientes o a los cuales hayan desarrollado nuevas aplicaciones.

OPC Los primeros miembros fueron: - Fisher-Rosemount - Intellution - Intuitive Technology, - OPTO22, - Rockwell Software - Microsoft.

OPC • -

Miembros entre otros : Microsoft Siemens ABB. Digital. Eurotherm control. FactorySoft. Fisher-Rosemount. Foxboro. Honeywell. Intellution. Johnson Yokogawa. National Instruments. Siemens. Toshiba