OPC UA Local Discovery Server für effiziente Server-Registrierung und Client-Verbindung nutzen

Discovery-Server ermöglichen es OPC UA-Clients, Details zu einem oder mehreren OPC UA-Servern von einem zentralen Punkt aus zu erhalten.

Es gibt zwei Arten von OPC UA Discovery-Servern:

1. Local Discovery Server (LDS)
2. Global Discovery Server (GDS)

In diesem Artikel wird gezeigt, wie man einen OPC UA-Server bei einem LDS registriert und wie ein OPC UA-Client diesen LDS nutzen kann, um sich mit dem OPC UA-Server zu verbinden.

Einführung

Wie der Name schon sagt, kann ein Local Discovery Server (LDS) auf demselben Gerät wie ein oder mehrere OPC UA-Server laufen. Zum Beispiel ist es möglich, einen oder mehrere OPC UA-Server auf einem PLCnext Control-Gerät zu installieren, neben dem OPC UA-Server, der im PLCnext Runtime enthalten ist. Wenn ein LDS auch auf diesem PLCnext Control-Gerät installiert ist, können sich alle OPC UA-Server auf diesem Gerät beim LDS registrieren. Dann kann ein entfernter OPC UA-Client einfach den LDS nach den Details aller OPC UA-Server abfragen, die auf diesem PLCnext Control-Gerät laufen, und diese Details nutzen, um sich direkt mit einem oder mehreren dieser OPC UA-Server zu verbinden.

Etwas verwirrend ist, dass es auch möglich ist, dass ein OPC UA-Server sich bei einem LDS registriert, der auf einem entfernten Rechner läuft. Auf diese Weise kann ein einzelner LDS von einem OPC UA-Client genutzt werden, um alle OPC UA-Server in einem ganzen Netzwerk von Geräten zu entdecken.

Eine gute Einführung in OPC UA Discovery Server finden Sie in diesem Artikel von Unified Automation:

https://documentation.unified-automation.com/uasdkdotnet/2.5.2/html/L2UaDiscoveryConnect.html

Hintergrund

Bevor Sie den Schritten in diesem Artikel folgen, sollten Sie Folgendes verstehen:

• Grundlegende OPC UA-Server-Konfiguration.
• Wie man einen Client mit dem OPC UA-Server auf einem PLCnext Control-Gerät verbindet.
• Wie Sicherheitszertifikate auf einem PLCnext Control-Gerät gespeichert und verwaltet werden.

Vorgehensweise

Für dieses Beispiel ist das Netzwerk wie folgt aufgebaut:

OPC UA Server: AXC F 2152 FW 2020.6.1 IP-Adresse: 192.168.1.10 DNS-Name: axc-f-2152-1
Local Discovery Server: Windows 10 PC IP-Adresse: 192.168.1.42 DNS-Name: mypc.mycompany.com
OPC UA Client: Debian 10 PC IP-Adresse: 192.168.1.3

Diese IP-Adressen und DNS-Namen werden in diesem Artikel verwendet, sollten aber natürlich für Ihre eigene Anwendung angepasst werden.

DNS-Namen einrichten

Wenn Ihr Netzwerk keinen DNS-Server enthält, bearbeiten Sie die hosts-Datei auf jedem Gerät.

Die hosts-Datei befindet sich in folgenden Verzeichnissen:

• Windows: C:\Windows\System32\drivers\etc\
• Linux: /etc/

Fügen Sie die folgenden neuen DNS-Einträge hinzu (IP-Adressen und DNS-Namen für Ihre Anwendung einsetzen):

Auf dem PLC, LDS hinzufügen:

192.168.1.42 mypc.mycompany.com

Auf dem LDS-Rechner, PLC hinzufügen:

192.168.1.10 axc-f-2152-1

Auf dem OPC UA-Client-Rechner, sowohl LDS als auch PLC hinzufügen:

192.168.1.42 mypc.mycompany.com
192.168.1.10 axc-f-2152-1

Prüfen Sie, ob alle Einträge korrekt sind, indem Sie die DNS-Namen (nicht die IP-Adressen), die Sie auf jedem Gerät eingerichtet haben, anpingen.

Local Discovery Server installieren

Die OPC Foundation stellt einen Local Discovery Server als Windows-basierte Executable bereit. Dieser kann nach Registrierung kostenlos von dieser Seite heruntergeladen werden:

https://opcfoundation.org/developer-tools/samples-and-tools-unified-architecture/local-discovery-server-lds/

LDS auf dem Windows-Rechner herunterladen und installieren.

OPC UA-Client installieren

In diesem Beispiel wird UaExpert von Unified Automation verwendet:

https://www.unified-automation.com/products/development-tools/uaexpert.html

UaExpert auf dem OPC UA-Client-Rechner herunterladen und installieren.

Zertifikate lokalisieren

Die verschiedenen OPC UA-Komponenten – Server, Client und LDS – müssen sich gegenseitig vertrauen, um sichere Kommunikation zu gewährleisten. Vertrauen kann durch Austausch öffentlicher Zertifikate erreicht werden – also indem man das öffentliche Zertifikat jeder Komponente in den „Trust Store“ der Komponente(n) legt, die ihr vertrauen müssen.

Die öffentlichen Zertifikate für jede Komponente finden Sie wie folgt:

OPC UA Server

Das Gerätezertifikat befindet sich standardmäßig im „OPC UA-self-signed“ Identity Store. Dies unterscheidet sich, wenn Sie Ihr eigenes Zertifikat verwenden.

Das OPC UA-Serverzertifikat kann von der Web-Based Management-Seite des PLC heruntergeladen werden. Das Zertifikat muss dann von PEM- in DER-Format konvertiert werden, um von den anderen Komponenten verwendet werden zu können. Es gibt viele kostenlose Tools für diese Konvertierung, einschließlich des openssl-Linux-Kommandozeilentools. Ein Beispiel für den bash-Befehl, den Sie verwenden könnten:

openssl x509 -outform der -in OPC\ UA-self-signed_certificate.crt -out uaserver.der

LDS Server

Standardmäßig befindet sich das Zertifikat für den LDS hier:

C:\ProgramData\OPC Foundation\UA\pki\own\certs\ualdscert.der

OPC UA Client

• In UaExpert das Menü „Einstellungen -> Zertifikate verwalten“ auswählen.
• Auf den Button „Anwendungszertifikat kopieren nach…“ klicken.
• Das Zertifikat an einem praktischen Ort speichern.

Zertifikate in Trust Stores kopieren

Kopieren Sie jedes Zertifikat (im .der-Format) in die Trust Stores der anderen beiden Komponenten.

Die Trust Stores für jede Komponente finden Sie wie folgt:

OPC UA Server (PLC)

Der Trust Store ist der Ordner /opt/plcnext/Security/TrustStores/Empty/trusted

LDS

Der Trust Store ist der Ordner C:\ProgramData\OPC Foundation\UA\pki\trusted\certs

OPC UA Client (UaExpert)

• In UaExpert das Menü „Einstellungen -> Zertifikate verwalten“ auswählen.
• Auf den Button „Zertifikatspeicherort öffnen“ klicken. Dies ist der Trust Store für UaExpert.

Alle Firewalls prüfen

Mindestens prüfen, ob die Firewall auf dem LDS-Server Verkehr auf Port 4840 zulässt.

OPC UA Server in PLCnext Engineer konfigurieren

In PLCnext Engineer, im OPC UA-Konfigurationsfenster:

• Prüfen, dass:
  • Der DNS-Name derselbe ist wie der zuvor konfigurierte.
  • „Sichtbarkeit von Variablen“ nicht „None“ ist.
• Discovery Registration aktivieren
• Server URL auf opc.tcp://mypc.mycompany.com:4840 setzen (DNS-Namen Ihres LDS-Rechners einsetzen)

Das PLCnext Engineer-Projekt auf den PLC schreiben.

Der PLC wird nun automatisch versuchen, den OPC UA-Server beim LDS zu registrieren.

OPC UA-Server entdecken und verbinden

• In UaExpert auf den + (Plus)-Button in der Symbolleiste klicken.
• Rechtsklick auf den „Lokal“-Zweig der Baumansicht und „Discovery URL bearbeiten“ auswählen.
• Im Textfeld opc.tcp://mypc.mycompany.com:4840 eingeben (DNS-Namen Ihres LDS-Rechners einsetzen) und OK klicken.

Der OPC UA-Server sollte im Lokal-Zweig der Baumansicht erscheinen. Sie können diese Details nun verwenden, um sich wie gewohnt mit dem OPC UA-Server zu verbinden.

Fehlerbehebung

• Die LDS-Logdatei befindet sich hier: C:\ProgramData\OPC Foundation\UA\Discovery\opcualds.log. Den LogLevel (und viele andere Parameter) kann man in folgender Datei ändern: C:\ProgramData\OPC Foundation\UA\Discovery\ualds.ini. LogLevel = debug liefert die detailliertesten Logging-Informationen. Nach Änderung der LDS-Einstellungen kann ein Neustart des LDS über die Windows-„Dienste“-Konsole notwendig sein. Der Anzeigename des LDS ist „OPC UA Local Discovery Server“.
• Beachten Sie, dass der LDS die URL des OPC UA-Servers möglicherweise mit .local. angehängt an den DNS-Namen zurückgibt. Dieser DNS-Name sollte von einem Multicast-mDNS-Server auflösbar sein. Wenn dieser DNS-Name nicht aufgelöst werden kann, erscheint eine Fehlermeldung mit der URL im UaExpert-Logfenster. Es liegt außerhalb des Rahmens dieses Tutorials, zu beschreiben, wie man einen Multicast-DNS-Server installiert und konfiguriert, um DNS-Namen mit .local.-Suffix aufzulösen.

Fazit

Offensichtlich gibt es nicht viel Vorteil, einen LDS zu verwenden, wenn es nur einen OPC UA-Server in einem Netzwerk gibt. Aber für Netzwerke, die eine große Anzahl von OPC UA-Servern enthalten, bietet ein LDS eine praktische Möglichkeit, diese Server zu durchsuchen und sich mit ihnen zu verbinden.