Sichere Datenkonnektivität mit Embedded-OPC-UA implementieren

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3. CPU-Auslastung

Genauso wichtig ist es, dass der OPC-UA-Server die CPU des Produkts nicht überlastet, da sonst Fehlfunktionen auftreten können oder das Gerät nicht reagiert. Die klassische CPU eines elektronischen Industriegeräts wickelt weit mehr als nur Kommunikationsaufgaben ab. Das Ziel bei einer Neuentwicklung ist meist eine Minimierung der Stücklistenkosten (BOMs), während das alte Design nur eine feste CPU-Bandbreite für die Kommunikation zur Verfügung hat. Ähnlich wie beim Speicherplatz ist die Lösung dann so ressourcenzehrend, dass sie nicht genutzt werden kann.

Passende SDKs verfügen über eine besonders effiziente interne Architektur, die so konzipiert ist, dass die CPU-Auslastung möglichst gering bleibt. Gängige Anwendungen an einem ARM-Mikrocontroller können unter Nutzung von weniger als 10 Prozent der CPU-Bandbreite implementiert werden. Die SDK-Leistung steigt in vorhersehbarem Maße je nach Anzahl der zu überwachenden Tags und der Tag-Sample-Rate.

4. Einfache Integration

Wie bereits erwähnt, ist OPC UA ein umfangreicher und komplexer Standard. Wenn Unternehmen modernste Technik in ihr Produkt integrieren möchten, müssen sie sich mehrere Fragen stellen: Welche architektonischen Anforderungen stellt die Technik an mein Produkt? Muss ich größere Veränderungen an der Software-Architektur vornehmen, um die Integration zu ermöglichen? Ist die Technik kompatibel mit bestehenden Infrastrukturen wie TCP/IP-Stack und der variablen Datenbank?

Die ideale Lösung muss den Entwickler entlasten

Die ideale Lösung nimmt dem Anwendungsentwickler die komplexesten Aufgaben ab und fügt sich in die bestehende Softwareumgebung ein, ganz gleich, wie anspruchsvoll sie gestaltet ist. Das OPC-UA-Embedded-Server-SDK von MatrikonOPC ist eine Single-Threaded-Implementierung, die in einem einzelnen RTOS-Task oder in einer Bare-Metal-Umgebung läuft. Die Integration erfordert nur minimale Veränderungen, sodass Anwender nicht unnötig Zeit für Software-Anpassungen aufwenden müssen.

5. Zuverlässigkeit

Ob Anwender bei der Entwicklung eines eingebetteten Systems die Software von Grund auf programmieren oder auf die IP von Drittanbietern zurückgreifen: Qualität ist entscheidend. Ein unzuverlässiges und/oder unterdurchschnittliches Produkt kann das Firmen-Image beschädigen und Marktanteile kosten. Nachträgliche Korrekturen sind zwar über Firmware-Upgrades möglich, aber umständlich und kostenintensiv. Verlässlichkeit ist nicht nur das Ergebnis guter Arbeit, es ist auch eine Frage der richtigen Entscheidungen, etwa beim Speichermanagement: In einer PC-basierten Umgebung ist es üblich, dass Softwareentwickler Software-Datenstrukturen in den freien Speicher legen. Dieses Vorgehen ist als dynamische Allokation bekannt.

Während dieser Ansatz für Desktop-PCs ideal ist, lässt er sich in ressourcenbeschränkten Umgebungen weniger gut umsetzen. Wenn der Gerätespeicher begrenzt ist und die Software mit Heap-basierter Allokation arbeitet, kann es zu unangenehmen Nebenerscheinungen kommen. Das offensichtlichste Problem ist die vollständige Heap-Auslastung. Das führt dazu, dass das Programm während des normalen Betriebs keinen Speicherplatz mehr zur Verfügung hat. Ein weniger bekanntes Problem ist die Heap-Fragmentierung: Der anfangs ausreichende Speicherplatz wird mit der Zeit so stark fragmentiert, dass kein genügend großer Speicherblock mehr vorhanden ist, um eine bestimmte Speicherallokation vorzunehmen. In beiden Fällen kann die Anwendung ihren Zweck nicht mehr erfüllen.

Ein entsprechend programmiertes OPC-UA-Embedded-Server-SDK verwendet ein Speichermodell, das eine komplette Heap-Auslastung und -Fragmentierung vermeidet, ganz gleich, wie viele Jahre das Gerät in Betrieb ist. Angesichts der Notwendigkeit der verlässlichen Verfügbarkeit von Systemen in der Industrie ist das eine Grundvoraussetzung, die die OPC-UA-Library, die ein Unternehmen in seine Produkte integrieren möchten, erfüllen muss. Mit einem von der OPC Foundation unabhängig zertifizierten OPC-UA-Embedded-Server-SDK sind Anwender bei der Qualität auf der sicheren Seite.

* Darek Kominek ist Senior Strategic Marketing Manager bei MatrikonOPC.

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