VDI 4201 Blatt 4-2012 Performance criteria on automated measuring and electronic data evaluation systems for monitoring emissions - Digital interface - Specific requirements for OP.pdf

1、 ICS 13.040.20 VDI-RICHTLINIEN Juli 2012 July 2012 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Mindestanforderungen an automatische Mess- und elektronische Auswerteeinrichtungen zur berwachung der Emissionen Digitale Schnittstelle Spezifische Anforderungen fr OPC Performance criteria on automated measuring and elec

2、tronic data evaluation systems for monitoring emissions Digital interface Specific requirements for OPC VDI 4201 Blatt 4 / Part 4 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen. Die d

3、eutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The draft of this guideline has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette). The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English

4、translation. Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Umweltmesstechnik VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 5: Analysen- und Messverfahren II Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrher

5、eAusgabe:04.11Entwurf, deutschFormeredition:04/11Draft,inGerman onlyZubeziehendurch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772BerlinAlleRechtevorbehalten/All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2012Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Normative Verweise 2 3 Be

6、griffe 3 4 Abkrzungen . 3 5 Grundlagen 3 5.1 Zertifizierung der OPC-Schnittstelle 5 5.2 Sicherheit der Datenbertragung und Zugriff auf die Systeme 5 5.3 Dokumentation . 5 5.4 Anforderungen an die Hardware 5 5.5 Anforderungen an die Software der Gerte . 5 5.6 bersicht ber den OPC-Namensraum 6 5.7 Anf

7、orderungen an die zu bertragenden Daten 6 5.8 berprfung der Schnittstelle 7 6 Eignungsprfung 10 Anhang A Beispiel fr den Datensatz eines Gerts mit OPC-Schnittstelle 12 Anhang B Objekttypen fr die Abbildung auf OPC UA . 13 Schrifttum 15 Preliminary note . 2 1 Scope . 2 2 Normative references . 2 3 Te

8、rms and definitions 3 4 Abbreviations 3 5 Principles 3 5.1 Certification of the OPC interface . 5 5.2 Security of data transmission and access to the systems . 5 5.3 Documentation . 5 5.4 Requirements on the hardware 5 5.5 Requirements on the software of the devices . 5 5.6 Overview of the OPC names

9、pace 6 5.7 Requirements on the data to be transmitted . 6 5.8 Checking the interface . 7 6 Performance test 10 Annex A Example of a data set of a system with OPC interface . 12 Annex B Object types for the mapping to OPC UA . 13 Bibliography 15 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD -

10、Stand 2012-08 2 VDI 4201 Blatt 4 / Part 4 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokop

11、ie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.

12、Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/4201. Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance with

13、 the requirements and rec-ommendations of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this guideline without infring

14、ement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. A catalogue of all available parts of this series of guidelines can be accessed on the internet

15、 at www.vdi.de/4201. 1 Anwendungsbereich Die Richtlinie VDI 4201 Blatt 4 legt die spezifi-schen Anforderungen fr eine Realisierung einer digitalen Schnittstelle auf der Basis von OPC fest. Sie basiert auf den OPC-Spezifikationen und kon-kretisiert die in der Richtlinie VDI 4201 Blatt 1 festgelegten

16、allgemeinen Mindestanforderungen an digitale Schnittstellen fr den Datenaustausch zwi-schen automatischen Mess- und elektronischen Auswerteeinrichtungen zur berwachung der Emissionen. Die Anforderungen der vorliegenden Richtlinie dienen bei Eignungsprfungen von au-tomatischen Mess- und elektronische

17、n Auswerte-einrichtungen, die mit digitalen Schnittstellen auf der Basis von OPC ausgestattet sind, zusammen mit den Anforderungen in der VDI 4201 Blatt 1 als Beurteilungsmastab. Die Richtlinie VDI 4201 Blatt 4 erfllt gemeinsam mit der Richtlinie VDI 4201 Blatt 1 die Anforde-rungen der Bundeseinheit

18、lichen Praxis bei der berwachung der Emissionen und der DIN EN 15267-3 hinsichtlich der vollstndigen Be-schreibung der digitalen Schnittstelle im Normen- und Richtlinienwerk. Die Richtlinie VDI 4201 Blatt 4 darf nur in Ver-bindung mit der Richtlinie VDI 4201 Blatt 1 an-gewendet werden. 1 Scope Guide

19、line VDI 4201 Part 4 specifies the specific requirements for the realization of a digital inter-face on the basis of OPC. It is based on the OPC specifications and details the general performance criteria on digital interfaces for data exchange be-tween automated measuring and electronic data evalua

20、tion systems for monitoring emissions speci-fied in guideline VDI 4201 Part 1. The require-ments of the present guideline are used together with the requirements of VDI 4201 Part 1 in per-formance tests of automated measuring and elec-tronic data evaluation systems equipped with digi-tal interfaces

21、on the basis of OPC. Guideline VDI 4201 Part 4 meets together with guideline VDI 4201 Part 1 the requirements of the Uniform Practice in Monitoring Emissions (Bundeseinheitliche Praxis bei der berwachung der Emissionen) and of DIN EN 15267-3 with respect to a complete description of the digital inte

22、rface in the relevant standards and guidelines. Guideline VDI 4201 Part 4 may be applied only in conjunction with guideline VDI 4201 Part 1. 2 Normative Verweise Das folgende zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich: VDI 4201 Blatt 1:2010-09 Mindestanforderungen an auto

23、matische Mess- und elektronische Aus-werteeinrichtungen zur berwachung der Emis- 2 Normative references The following referenced document is indispensa-ble for the application of this guideline: VDI 4201 Part 1:2010-09 Performance criteria on automated measuring and electronic data evaluation system

24、s for monitoring emissions; B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 4201 Blatt 4 / Part 4 3 sionen; Digitale Schnittstelle; Allgemeine An-forderungen Digital interface; General requirements 3 Begriff

25、e Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die folgenden Begriffe: 3.1 OPC-Schnittstelle Von der OPC-Foundation definiertes Datenber-tragungsprotokoll. 3.2 OPC-Server Software-Komponente, die anderen Anwendungen ber eine spezifizierte Schnittstelle Zugriff auf Prozessdaten bietet. Anmerkung: Der OP

26、C-Server ist immer Bestandteil der automatischen Messeinrichtung. 3.3 OPC-Client Nutzer der Dienste, die von einem OPC-Server zur Verfgung gestellt werden. Anmerkung: Ein OPC-Client kann im Rahmen der Leistungs-fhigkeit des Systems beliebig viele OPC-Server nutzen. Da die Art des Datenzugriffs fr al

27、le OPC-Server gleich ist, kann mit vergleichsweise geringem Aufwand auf OPC-Server von verschiedenen Herstellern zugegriffen werden. Der OPC-Client ist Bestandteil der elektronischen Auswerteeinrichtung. 3.4 Gateway Rechner zur Umsetzung eines herstellerspezifi-schen Protokolls in das OPC-Protokoll.

28、 Anmerkung: Das Gateway ist immer Bestandteil der automa-tischen Messeinrichtung. 3.5 Default-Einstellung Vorgegebene Einstellung eines Parameters. 3.6 OPC-Namensraum Baumartiger Aufbau der Parameterstruktur. Anmerkung: Dabei kann es sich beispielsweise um die Para-meterstruktur einer Messeinrichtun

29、g handeln. 3 Terms and definitions For the purpose of this guideline, the following terms and definitions apply: 3.1 OPC interface Data transmission protocol defined by the OPC Foundation. 3.2 OPC server Software component which gives other applica-tions access to process data by a specified inter-f

30、ace. Note: The OPC server is always part of the automated meas-uring system. 3.3 OPC client User of services provided by an OPC server. Note: An OPC client can use any number of OPC servers depending on the capability of the system. Access to OPC servers of different manufacturers can be realized re

31、latively easy, since the type of data access is identical for all OPC servers. The OPC client is part of the electronic data evalua-tion system. 3.4 Gateway Computer which provides conversion of a manu-facturer-specific protocol to the OPC protocol. Note: The gateway is always part of the automated

32、measuring system. 3.5 Default setting Pre-determined setting of a parameter. 3.6 OPC namespace Tree-like design of the parameter structure. Note: This can be for instance the parameter structure of a measuring system. 4 Abkrzungen In dieser Richtlinie wird die nachfolgend aufge-fhrte Abkrzung verwen

33、det: OPC Open Productivity Ethernet-Hardwareschnittstelle zwischen Gateway und elektronischer Auswerteeinrichtung OPC-Server auf der automatischen Messein-richtung: Ethernet-Hardwareschnittstelle zwi-schen automatischer Messeinrichtung und elektronischer Auswerteeinrichtung Anmerkung: Die Reihenfolg

34、e der Darstellung der unter-schiedlichen Topologien in Bild 1 beinhaltet keine Wertung der jeweiligen Realisierung. Fr die Eignungsprfung ist festzulegen, welche der genannten Topologien und Profilbeschreibun-gen geprft werden. OPC Unified Architecture (OPC UA) 1.00 Specification with the server pro

35、file “embedded UA server profile” The adaption of the general descriptions to the requirements of emission measurements takes place by specification of the necessary parameters with corresponding default settings in the OPC namespace. Three different topologies are possible for the re-alization of t

36、he digital interface (see Figure 1 ): OPC server at the electronic data evaluation system: Ethernet hardware interface between automated measuring system and electronic data evaluation system automated measuring system with OPC server at a separate gateway: proprietary hardware and software interfac

37、e between gateway and auto-mated measuring system; Ethernet hardware in-terface between gateway and electronic data evaluation system OPC server at the automated measuring system: Ethernet hardware interface between automated measuring system and electronic data evalua-tion system Note: The order of

38、 the presentation of the different topologies in Figure 1 does not include a rating of the corresponding realizations. It shall be specified for the performance test which of the above mentioned topologies and profile descriptions have to be tested. Bild 1. Topologien fr die Anbindung ber OPC Figure

39、 1. Topologies for connections via OPC manufacturer-specificUmfang der Messeinrichtung /extent of the measuring systemMesseinrichtung /measuring systemMesseinrichtung /measuring systemAuswerteeinrichtung /data evaluation systemOPC-ServerOPC-ServerEthernetEthernetEthernetherstellerspezifisch /Messein

40、richtung /measuring systemOPC-ServerGatewayOPC-ClientOPC-ClientAuswerteeinrichtung /data evaluation systemOPC-ClientAuswerteeinrichtung /data evaluation systemUmfang der Auswerteeinrichtung /extent of the data evaluation systemB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All r

41、ights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 4201 Blatt 4 / Part 4 5 5.1 Zertifizierung der OPC-Schnittstelle Basis fr eine Eignungsprfung ist eine Hersteller-erklrung auf folgender Basis: OPC Data Access (OPC DA) 2.05a Compliance Test Tool (CTT) OPC Unified Architecture (OPC

42、UA) Comp-liance Test Tool (CTT) V1.1.0.1 Die Herstellererklrung muss vor Beginn der Eig-nungsprfung vorliegen. 5.2 Sicherheit der Datenbertragung und Zugriff auf die Systeme Die Manahmen zur Sicherheit der Datenbertra-gung, zur Verfgbarkeit der Messwerte und zum Zugriff auf die Systeme mssen dem all

43、gemeinen Stand der Technik entsprechen. Der allgemeine Stand der Technik ist z. B. in tech-nischen Regeln folgender Gremien beschrieben: ISA SP 99 IEC/TC 65 DKE 931.1 Es wird empfohlen, fr die Datenbertragung zwi-schen elektronischer Auswerteeinrichtung und automatischer Messeinrichtung ein separate

44、s Netz-werk zu verwenden und die Anbindung an berge-ordnete Netzwerke ber eine Sicherheitsbarriere (z. B. Firewall) zu realisieren. 5.3 Dokumentation Durch den Hersteller sind in einem Datenblatt fr jede automatische Messeinrichtung die in Tabel-le 1 festgelegten schnittstellenspezifischen Daten anz

45、ugeben. Anhang A zeigt ein Beispiel fr die erforderliche Dokumentation. 5.4 Anforderungen an die Hardware Die Anbindung der automatischen Messeinrich-tung an die elektronische Auswerteeinrichtung erfolgt immer ber Ethernet. Eine drahtgebundene Datenbertragung muss den Standards IEEE 802.3 (Ethernet)

46、 gengen. Bei Nutzung von drahtlosen Datenbertragungen mssen der Standard IEEE 802.11 (Wireless LAN) eingehalten werden. Die genauen Spezifikationen und Anforderungen mssen vom Hersteller in der Dokumentation an-gegeben werden. 5.5 Anforderungen an die Software der Gerte Die Software muss den Spezifi

47、kationen der OPC-Foundation entsprechen. Die Abbildung der Para-meter und Funktionen muss entsprechend den An-forderungen in Abschnitt 5.6 bis Abschnitt 5.9 erfolgen. 5.1 Certification of the OPC interface Basis for a performance test is a manufacturer dec-laration based on the following specificati

48、ons: OPC Data Access (OPC DA) 2.05a Compliance Test Tool (CTT) OPC Unified Architecture (OPC UA) Comp-liance Test Tool (CTT) V1.1.0.1 The manufacturer declaration shall be available before the performance test is started. 5.2 Security of data transmission and access to the systems Measures for secur

49、ity of data transmission, avail-ability of measured values and access to the sys-tems shall be state of the art. The general state of the art is described e.g. in technical rules of the following committees: ISA SP 99 IEC/TC 65 DKE 931.1 It is recommended to use a separate network for the data transmission between the electronic data evaluation system and the automated measuring system and to realize the connection to higher-level networks via a security barrier