Использование OPC UA Local Discovery Servers для эффективной регистрации серверов и подключения клиентов

Серверы обнаружения позволяют OPC UA клиентам получать сведения об одном или нескольких OPC UA серверах из единственной точки.

Существует два типа серверов обнаружения OPC UA:

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

Эта статья покажет, как зарегистрировать OPC UA сервер в LDS и как OPC UA клиент может использовать этот LDS для подключения к OPC UA серверу.

Введение

Как следует из названия, Local Discovery Server (LDS) может запускаться на том же устройстве, что и один или несколько OPC UA серверов. Например, можно установить один или несколько OPC UA серверов на устройстве PLCnext Control наряду с OPC UA сервером, входящим в состав PLCnext Runtime. Если LDS также установлен на этом устройстве PLCnext Control, то все OPC UA серверы на этом устройстве могут зарегистрироваться в LDS. Тогда удаленный OPC UA клиент может просто запросить у LDS сведения обо всех OPC UA серверах, запущенных на этом устройстве PLCnext Control, и использовать эти сведения для прямого подключения к одному или нескольким из этих OPC UA серверов.

Немного сбивчиво, но также возможно, что OPC UA сервер регистрируется в LDS, запущенном на удаленной машине. Таким образом, один LDS может использоваться OPC UA клиентом для обнаружения всех OPC UA серверов, запущенных во всей сети устройств.

Хорошее введение в серверы обнаружения OPC UA есть в этой статье от Unified Automation:

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

Подготовка

Перед выполнением шагов в этой статье вы должны понимать:

• Базовую конфигурацию OPC UA сервера.
• Как подключить клиента к OPC UA серверу на устройстве PLCnext Control.
• Как хранятся и управляются сертификаты безопасности на устройстве PLCnext Control.

Процедура

Для этого примера сетевая настройка следующая:

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

Эти IP-адреса и DNS-имена будут использоваться в этой статье, но конечно вы должны изменить их для своего приложения.

Настройка DNS-имен

Если ваша сеть не включает DNS-сервер, отредактируйте файл hosts на каждом устройстве.

Файл hosts находится в следующих директориях:

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

Добавьте следующие новые DNS-записи (подставляя IP-адреса и DNS-имена для вашего приложения):

На ПЛК добавьте LDS:

192.168.1.42 mypc.mycompany.com

На машине LDS добавьте ПЛК:

192.168.1.10 axc-f-2152-1

На машине OPC UA Client добавьте и LDS, и ПЛК:

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

Проверьте, что все записи верны, пропинговав DNS-имена (не IP-адреса), которые вы настроили на каждом устройстве.

Установка Local Discovery Server

OPC Foundation предоставляет Local Discovery Server в виде исполняемого файла для Windows. Его можно скачать бесплатно (после регистрации) на этой странице:

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

Скачайте и установите этот LDS на Windows-машине.

Установка OPC UA клиента

В этом примере используется UaExpert от Unified Automation:

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

Скачайте и установите UaExpert на машине OPC UA Client.

Поиск сертификатов

Различные OPC UA компоненты — Сервер, Клиент и LDS — должны доверять друг другу для обеспечения безопасных коммуникаций. Доверие можно достичь обменом публичными сертификатами — то есть помещением публичного сертификата каждого компонента в «trust store» компонента(ов), которые должны ему доверять.

Публичный сертификат для каждого компонента можно найти следующим образом:

OPC UA Server

Сертификат устройства можно найти в Identity Store «OPC UA-self-signed» по умолчанию. Это будет иначе, если вы используете свой сертификат.

Сертификат OPC UA сервера можно скачать со страницы Web Based Management ПЛК. Сертификат затем должен быть конвертирован из формата PEM в формат DER для использования другими компонентами. Существует большое количество бесплатных инструментов для этой конвертации, включая командную строку openssl в Linux. Пример bash-команды, которую вы можете использовать:

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

LDS Server

По умолчанию сертификат для LDS находится здесь:

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

OPC UA Client

• В UaExpert выберите пункт меню Settings → Manage Certificates.
• Нажмите кнопку «Copy Application Certificate To…».
• Сохраните сертификат в удобном месте.

Копирование сертификатов в Trust Stores

Скопируйте каждый сертификат (в формате .der) в trust stores для других двух компонентов.

Trust store для каждого компонента можно найти следующим образом:

OPC UA Server (ПЛК)

Trust store — папка /opt/plcnext/Security/TrustStores/Empty/trusted

LDS

Trust store — папка C:\ProgramData\OPC Foundation\UA\pki\trusted\certs

OPC UA Client (UaExpert)

• В UaExpert выберите пункт меню Settings → Manage Certificates.
• Нажмите кнопку «Open Certificate Location». Это trust store для UaExpert.

Проверка всех файрволов

Минимум: проверьте, что файрвол на сервере LDS разрешает трафик на порту 4840.

Настройка OPC UA сервера в PLCnext Engineer

В PLCnext Engineer, в окне конфигурации OPC UA:

• Проверьте, что:
  • DNS-имя совпадает с настроенным ранее.
  • «Visibility of variables» не равно «None».
• Включите Discovery Registration
• Установите Server URL в opc.tcp://mypc.mycompany.com:4840 (подставляя DNS-имя вашей машины LDS)

Запишите проект PLCnext Engineer на ПЛК.

ПЛК теперь автоматически попытается зарегистрировать OPC UA сервер в LDS.

Обнаружение и подключение к OPC UA серверу

• В UaExpert нажмите кнопку + (плюс) на панели инструментов.
• Нажмите правой кнопкой на ветку «Local» в дереве и выберите «Edit Discovery URL».
• В текстовом поле введите opc.tcp://mypc.mycompany.com:4840 (подставляя DNS-имя вашей машины LDS) и нажмите OK.

OPC UA сервер должен появиться в ветке Local дерева. Теперь вы можете использовать эти сведения для подключения к OPC UA серверу обычным способом.

Устранение неполадок

• Файл лога LDS находится здесь: C:\ProgramData\OPC Foundation\UA\Discovery\opcualds.log. Можно изменить LogLevel (и многие другие параметры) в файле: C:\ProgramData\OPC Foundation\UA\Discovery\ualds.ini. LogLevel = debug дает наиболее подробное логирование. После изменения настроек LDS может потребоваться перезапуск LDS через консоль Windows «Services». Отображаемое имя LDS — «OPC UA Local Discovery Server».
• Обратите внимание, что LDS может вернуть URL OPC UA сервера с добавленным .local. к DNS-имени. Это DNS-имя должно быть разрешимо мультикаст mDNS сервером. Если это DNS-имя не может быть разрешено, появится сообщение об ошибке, содержащее URL, в окне лога UaExpert. Описание установки и настройки мультикаст DNS сервера для разрешения DNS-имен с суффиксом .local. выходит за рамки этого руководства.

Заключение

Очевидно, что использование LDS не приносит большой пользы, когда в сети только один OPC UA сервер. Но для сетей, включающих большое количество OPC UA серверов, LDS предоставляет удобный способ просмотра и подключения к этим серверам.