DxWare.com VALUE IN COMMUNICATION.

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1 DxWare.com VALUE IN COMMUNICATION

2 DxWare AG Firmenpräsentation Gegründet : 2005 als Aktiengesellschaft
VALUE IN COMMUNICATION Gegründet : 2005 als Aktiengesellschaft Sitz : Ennetbürgen, Schweiz Mitarbeiter : 5 (plus Externe) Kerngeschäft : Real Time Daten Kommunikation (50 Mannjahre Erfahrung) Hauptprodukt : DxNode®Net (Komplett lauffähiges Software-Produkt)

3 Produkte und Dienstleistungen
DxNode®Net Plattformunabhängiges Netzwerk mit Knoten (Node) Offene, neutrale Kommunikationsschicht mit Funktionen Basierend auf internationalen Standards TCP/IP, XML, Web Services DxNode Anbindungen DxOPS.exe  DxNode OPC Serveranbindung DxOPC.exe  DxNode OPC Clientanbindung Other.exe …  DxNode Anbindungen für proprietäre Systeme Linux …  DxNode Embedded Linux mit diversen Anbindungen Dienstleistungen Treiber und Schnittstellenentwicklung Beratung bei Kommunikationskonzepten Coaching und Schulung

4 DxNode.Net – Potentielle Anwendungen
DxNode.Net ist überall dort einsetzbar, wo so genannte Echtzeitdaten übermittelt werden, z.B. in Bereichen wie … Enterprise Resource Planning (ERP) Management Execution Systems (MES) Supervisory Control and Data Acquisition Systems (SCADA) Produktionssteuerung und Leittechnik (Process Control Systems) Gebäudeleittechnik (Building Control Systems) Verkehrsleittechnik (Traffic Control Systems) Infrastrukturüberwachung (Facility Management) Prozesskopplungen (Process Data Collection and Distribution) Automation und Datenverarbeitung allgemein (Data Processing)

5 DxNode.Net – Anlagen / Referenzen
Verkehr St. Gotthard / Seelisberg Tunnel - Ascom Systec AG, Audio Video SA, Cegelec SA, Lila System GmbH, Moelbert AG, Neumann AG, Securiton AG, Siemens AG, Sisag AG, Ticos AG, Weiss-Electronic GmbH Gebäude Cegelec GmbH, Credit Suisse, Daimler Chrysler, Leicom AG, ScadaSoft AG, UBS AG, Viscom Engineering AG Andere Forschung - Paul Scherrer Institut SCADA Interface - Citect, FactoryLink, PVSS II, Wizcon Embedded Linux Ankopplungen - diverse

6 Produktvorstellung DxNode®Net (Data exchange Node Network)

7 Was ist DxNode.Net ? Plattformunabhängiges Netzwerk mit Knoten (Node) für den Datenaustausch (Data exchange) zwischen beliebigen Systemen Offene, neutrale Kommunikationsschicht (Middleware) mit integrierten Funktionen Store&Forward, Redundanz, Verschlüsselung usw. Installierbares Programm/Dienst (Service) mit XML Konfiguration  die Konfiguration ist mit XML Schema validierbar Keine Programmierung, ausser ggf. lokaler Anbindung OPC Client und Server Schnittstellen verfügbar Einfache Ankopplung mit XML Protokoll (Transparent) oder OPC  die Telegramme sind mit XML Schema validierbar DxNode basiert auf internationalen Standards: TCP/IP (Transport), XML (Datendarstellung) und Web-Services (Internet) Ausbaubares und aufwärtskompatibles Design

8 Beispiel – Klassische Kopplung von Systemen
Supervisory Control and Data Acquisition Systems SCADA 1 ERP/MES Enterprise Resource Planning and Manufacturing Execution Systems Individuell Driver Driver Querverbindung OPC Client/Server Server Client HMI x DCS y PLC z SCADA n SCADA 2 Plant Floor / Process 10…100'000 DP/System Keine einheitliche Konfiguration, der Ersatz einzelner Systeme kann teuer werden

9 DxNode.Net – Kommunikationskonzept
Supervisory Control and Data Acquisition Systems SCADA 1 ERP/MES Enterprise Resource Planning and Manufacturing Execution Systems OPC XML DxNode.Net DxNode DxNode Auf jedem System wird DxNode als Service installiert TCP/IP Network SCADA 2 DxNode DxNode HMI x DCS y DxNode DxNode PLC z SCADA n DxNode XML OPC XML OPC XML Plant Floor / Process 10…100'000 DP/System DxNode.Net = Kommunikationsebene mit Store&Forward / Redundanz etc… = Lokale Schnittstelle zu DxNode über TCP/IP + XML oder OPC

10 DxNode.Net – Merkmale und Vorteile
Unabhängigkeit durch Trennung von Kommunikation und Anlagen Instandhaltbarkeit von grossen/komplexen Anlagen (Investitionsschutz) Jede Anlage kann mit jeder anderen Daten austauschen (Verteilte DB) Anwendbar für Prozess/SCADA/MES/ERP Systeme incl. Internet Hohe Verfügbarkeit mit Datenkonsistenz auch im Internet Anlagenbedienbarkeit von mehreren Stellen auch via Internet Transparenz durch zwei Adressräume für 1. Netzwerk und 2. Anlage Standard mit XML Schema an Kundenbedürfnis anpassbar Unterstützt OPC Datenmodelle (Value/Time/Quality) Einfache XML Ankopplung mit Validierung (Compliance Test) Niedrige Anbindungs- und Wartungskosten

11 DxNode – Kommunikationsknoten
Layer Modell DxNode = Funktionsebene (Layer) für Kommunikationsmatrix, Store&Forward, Redundanz, Datensynchronisation etc. Konfiguration, Telegramme und Datenhaltung in XML dargestellt (eXtensible Mark-up Language) Applikation kommuniziert lokal mit nur EINEM Knoten über TCP/IP und XML oder OPC  einfache Anbindung Unterstützt beliebige Verbindungen ERP/MESSCADAProzess wie auch redundante Systeme auf Leitsystem- und Prozessebene Autark im Betrieb, läuft lokal

12 Synchronisation, Store&Forward, Redundanz
Bei Verbindungswiederherstellung (Reconnect) oder bei einer Redundanzumschaltung (Failover) werden alle Store&Forward Meldungen chronologisch korrekt nachgeführt und bei Über- bzw. Unterschreitung einer Toleranzzeit mit einer Zeitstempelkorrektur versehen Die Datensynchronisation erfolgt nachdem alle Store&Forward Meldungen übermittelt sind

13 DxNode – XML Telegramm-Syntax
Jeder Knoten verfügt über eine XML-Schnittstelle, die über ein TCP/IP Port angesprochen wird. Der Datenaustausch erfolgt mittels einfachen XML-Telegrammen von der Form ... ### <X0 [..] > <P n="name" [..] > <E v="value1" t="timestamp1" q="quality1" [..] /> <E v="value2" t="timestamp2" q="quality2" [..] /> </P> </X0> wobei … ### = Header, <X0> = Xmit/Version0, <P> = Datenpunkt, <E> = Ereignis und [..] = optionale Attribute darstellen Zur Adressierung des Datenpunktes <P> kann entweder der Name n="name" im Netzwerk oder die systemabhängige Adresse a="address" der Anlage eingesetzt werden (zwei Adressräume) Historische Daten v="value1..x" sind in EIN Telegramm gepackt

14 DxNode – XML Telegramm-Struktur
Darstellung eines DxNode Telegrammes mit Microsoft XML Notepad XML-Elemente <X0> Telegramm <P> Datenpunkt <E> Ereignis

15 DxNode.Net – Komponenten Basiertes System
= Lokale Anbindung mit XML über TCP/IP oder OPC Normalerweise Lieferung Anbieter/Integrator

16 DxNode – Konfiguration Definitionen
Datenfluss <CX¦SX> <P r=".."> <P w=".."> DxNode.Net Client/Server ist … Klassische Bedeutung … Client  <CX> Datenanwender Dienstanforderer Server  <SX> Datenquelle Diensterbringer

17 DxNode – Konfiguration Struktur
Darstellung einer DxNode Konfiguration mit Microsoft XML Notepad XML-Elemente <Node> Knotenparameter <Daemon> Zugangsport <DPList> Datenpunktliste <Group> Datenpunktgruppe <P> Datenpunkt <Connect> Verbindung <CX> Client / Anwender <SX> Server / Datenquelle

18 DxNode – Workshop: Konfiguration Lokal
<Node nn=".."> specifies the name of node related DP's <Damon dn=".."> specifies the name of daemon related DP's, the port is accessed by DxNodes or applications <DPList> contains locally specified DP's <Group gn=".."> specifies the name of a group of DP's, that can be referenced in <CX> and <SX> <P a=".." n=".."> specifies a Datapoint DP where ... a=".." represents the address in the application and n=".." represents the name within the network <Connect cn=".."> specifies the name of connection related DP's <CX¦SX> specify a Client or Server subscription of DP's <P a¦n=".." r=".." w=".."> references one or more DP's using wildcards (*) where ... a¦n=".." specify the address or the name, r=".." indicates read from server and ... w=".." indicates write to server using ... different or equal (=) addresses or names

19 DxNode.Net – Workshop: Ereignisablauf
DxNode starts automatically or by user call then ... 1. Application establishes TCP/IP link to host="XYZ" port="7581" 2. DxNode ackn. by socket handle and starts daemon process 3. Application requests preconfigured connection AppWS ... <X0><Connect cn="AppWS"><Switch/></Connect></X0> 4. DxNode responds by <X0><ConnectR cn="AppWS" /></X0>, subscribes CX locally and transmits the complementary SX ... <X0><SX><P a="*" r="=" w="="/></SX></X0> 5. Application responds with SXR to initialize all DP's (option) ... <X0><SXR><P a="AddrDP1"><D v=".." [t=".." q=".."]/></P> <P a="AddrDP2"><D v=".." [t=".." q=".."]/></P> <P a="AddrDP3"><D v=".." [t=".." q=".."]/></P> </SXR></X0> 6. DxNode sends Write Data <e..> (command/advise) ... <X0><P a="AddrDP2"><e v=".." [t=".." q=".."]/></X0> 7. Application sends Read Data <E..> (read/update) ... <X0><P a="AddrDP3"><E v=".." [t=".." q=".."]/></P> <P a="AddrDP2"><E v=".." [t=".." q=".."]/></P></X0> Steps 1..4 by single call con.NewClient("AppWS", "YXZ", "7581")

20 Read/Write Transaktionen / Store&Forward
Traditionell Lesen/Schreiben mit zwei getrennten Datenpunkten oder Pfaden im Client Bi-direktional Lesen/Schreiben mit nur einem Datenpunkt im Client Legende: Nur Lesen Nur Schreiben Lesen/Schreiben DxNode DxNode Change Store&Forward Read Daten können im Server auf Platte gespeichert und weitergeleitet werden Lesen vom Server Transitionsanzeige ausgeschaltet DxNode DxNode

21 Read/Write Transaktionen / Store&Forward
Traditionell Lesen/Schreiben mit zwei getrennten Datenpunkten oder Pfaden im Client Bi-direktional Lesen/Schreiben mit nur einem Datenpunkt im Client Legende: Nur Lesen Nur Schreiben Lesen/Schreiben DxNode DxNode Change Store&Forward Read Daten können im Server auf Platte gespeichert und weitergeleitet werden Schreiben an Server Transitionsanzeige eingeschaltet bis Rückmeldung OK oder Timeout DxNode DxNode

22  DxNode.Net – Befehlsablauf / Traditionell Enterprise  20.0 °C
Lesen und Schreiben über getrennte Pfade:  Warten auf Rückmeldung Operations  DxNode Optimierung  Schnelle Befehlsreaktion auf Kosten der Übertragungsleistung DxNode Plant Floor

23 DxNode.Net – Bi-direktional: Aktion=Reaktion
Enterprise DxNode  20.0 °C  20.0 °C  20.0 °C  19.5 °C DxNode Bi-direktional Lesen und Schreiben über selben Pfad:  Aktion=Reaktion Operations  In Transition DxNode Zusätzlicher Nutzen Unterstützt "langsame" Links Optimale Übertragungsleistung Entkopplung der Systeme DxNode Plant Floor

24   DxNode.Net – Entkopplung der Systeme Hohe Verfügbarkeit der Daten
Konventionell DxNode.Net Durchgängigkeit an System gekoppelt Durchgängigkeit unabhängig von System

25 DxNode.Net – Hierarchie und Redundanz
Redundante Systeme und Internet auf allen Stufen Hohe Verfügbarkeit der Daten

26 DxNode.Net – Kommunikation im Internet
Jeder Knoten kann mit jedem anderen Knoten über Internet kommunizieren wenn die entsprechenden Standard Ressourcen wie Internet Anschluss (z.B. mit DSL) und Web-Services verfügbar sind Diensterbringer Datenquelle oder Anwender Dienstanforderer Datenquelle oder Anwender Die Verbindung wird vom definierten Dienstanforderer automatisch aufgebaut und vom Diensterbringer automatisch erstellt Sowohl Dienstanforderer wie auch Diensterbringer können für betimmte Datenpunkte entweder Quelle (Server) oder Anwender (Client) sein

27 DxNode.Net – Kommunikation im Internet
Jeder Knoten kann Datenquelle (Server) und/oder Anwender (Client) sein Anwender Jeder Anwender ist gleichzeitig auch Datenquelle für weitere Anwender in einer Kette Web Server mit DxNode Anwender+Datenquelle Lokale Netzwerke funktionieren genau gleich, benötigen aber keine Web-Services Datenquellen

28 DxNode.Net – OPC Kommunikation im Internet
Jeder Knoten kann beliebige OPC Server und/oder OPC Clients ankoppeln OPC Anwender DxNode.Net erlaubt somit die weltweite Übertragung von OPC Daten im Internet Web Server mit DxNode Verbindungen können bei Bedarf x-fach redundant und mit Store&Forward ausgelegt werden OPC Datenquellen

29 DxNode.Net – Beispiel Anlagenüberwachung
Daten von mehreren Anlagen werden z.B. über Internet via Telecom und ADSL zentral gesammelt und sind jederzeit über Internet abrufbar und bedienbar Anwender Datenquellen

30 DxNode.Net – Beispiel Überwachung Redundant
Das System kann jederzeit redundant ausgebaut werden. Dazu ist eine zweite Internetverbindung z.B. Kabelnetz sinnvoll Anwender Datenquellen

31 DxNode.Net – Beispiel WebServer / FireWall
 Anwendungen Die DxNode X/Y/Z der Anlagen verbinden sich aktiv via Firewall mit dem DxNode im WebServer (unsicherer Bereich) und übermitteln ausgewählte Datenpunkte (parametrierbar). In der Firewall sind die Anlagen mit der MacAdresse X/Y/Z zu deklarieren. Zugänge von aussen ins gesicherte Netz werden durch die Firewall gesperrt.  Anlagen X / Y / Z

32 DxNode.Net – Beispiel WebServer / GateWay
 Anwendungen Im gesicherten Netz werden ausgewählte Datenpunkte im DxNode des Gateway zusammengefasst und via Firewall an den WebServer übermittelt. Die Firewall führt nur die MacAdresse des Gateway, alle anderen Verbindungen werden geblockt. Der Gateway stellt alle Verbindungen aktiv her, er braucht daher kein Port und bietet so ein zusätzliches Mass an Sicherheit.  Anlagen X / Y / Z

33 DxNode – Data Monitor / Logger
Telegramm Prüfung 

34 DxNode – Data Monitor Telegramm Log-Datei
XML Telegramme sind online mit XML Schema validierbar. Sie können pro Verbindung aufgezeichnet und mit einem beliebigen XML Editor ausgewertet werden. Die Log-Datei enthält ein zusätzliches XML Element zur Kennung: <…> <X0 t="timestamp"> <P n="name"> <E v="value" t="timestamp" ... | <X0> = Monitor Read Telegram <X0> (Feedback from DxNode) <Y0> = Monitor Write Telegram <X0> (Command to DxNode) | <R0> = Node Data Receive Telegram <X0> (Read from any Partner) <S0> = Node Data Send Telegram <X0> (Write to any Partner) | <E1> = Node Failure Message <E2> = Node Warning Message <E4> = Node Information Message | Umhüllendes XML Element (Envelope) zur Darstellung in der Log-Datei

35 DxNode.Net – Wichtigste Merkmale
Offenes Protokoll (XML Schema), einfache Anbindung Ereignis orientiert für alle Transaktionen, Data Access und Events Datenverschlüsselung, Store&Forward, Redundanz auch im Internet Zwei Adressräume = Adressen nach Kundenstandard Verbindet ERP/MESSCADAProzess incl. Redundanz im Internet Unterstützt OPC, 100'000 DP pro DxNode , Durchsatz > 1'000 DP/sec Bedienbare Datenpunkte mit Transitionsanzeige = Bedienkomfort Signalbeobachtung/Aufzeichnung mit Monitor für Unterhalt im Internet XML Konfiguration und Telegramme validierbar mit XML-Schema Datenpunktauswahl einzeln, in Gruppen und/oder mit Wildcards "*" Automatische Datensynchronisation nach Netzausfall Automatische Datenpunktgenerierung parametrierbar Zentrale Parametrierung mit Download möglich XML unterstützt alle Sprachen/Zeichen mit Unicode

36 DxNode.Net – Zusammenfassung
DxNode.Net ist ein komplett lauffähiges Kommunikationssystem mit vorgegebener Ankopplung TCP/IP, XML-Protokoll und Web-Services Keine ggs. Systembeeinflussung dank loser Kommunikationskopplung Das Konzept basiert auf einem Softwareknoten DxNode.exe, der auf jedem Rechner installiert und konfiguriert wird Alle Knoten zusammen bilden das Netzwerk DxNode.Net, welches die gewünschten Funktionen des netzweiten Datenaustausches übernimmt Datenaustausch zw. beliebigen Systemen - auch mit OPC - über Internet Die Kommunikation eines Netzwerkteilnehmers erfolgt jeweils über eine einzige TCP/IP Verbindung, Datenpunktauswahl mit Wildcards "*" Anpassungen können schnell im Netzwerk wirksam gemacht werden, da nur ein Softwareprogramm DxNode.exe beteiligt ist DxNode.Net bietet eine ausgezeichnete Wartbarkeit, da Komponenten problemlos zu- und abgeschaltet werden können

37 DxNode – Anwendung mit Embedded System
Einfache Anlage mit zwei DxNode und direkter SPS Kopplung mit Embedded System

38 DxNode – Embedded Systeme Redundant
Redundante Anlage mit vier DxNode und direkter SPS Kopplung mit Embedded Systemen

39 XML – eXtensible Mark-up Language
XML ist ein einfaches, sehr flexibles Textformat Lizenzfrei, plattformunabhängig, unterstützt durch WWW-Consortium Siehe DxNode XML Applications

40 ? DxNode.Net und OPC UA (Unified Architecture)
DxNode.Net unterstützt OPC mit allen Eigenschaften wie sie für die neue Unified Architecture geplant sind, DxNode bietet aber einiges dazu … ? Fertig installierbares Produkt (Ready to Use) Kein Datenverlust mit Store&Forward (No Loss of Events) Transitionsanzeige für Befehle (Action=Reaction) Übertragung und komfortable Bedienung im Internet Datenpunktumbenennung dank zwei Namensräumen Client und Server sind parametrierbare Funktionen (Roles) Verbindungsherstellung durch beide Partner, Client oder Server Beliebige Server-Server und/oder Client/Server Verbindungen Kopplung x-fach redundanter Systeme mit automatischer Umschaltung Einheitliche Funktionsebene, einheitliche Konfiguration Verbindungsüberwachung (Alive), Verschlüsselung der Daten Open Source ohne Plattform-Einschränkungen

41 DxNode.Net Positionierung zu OPC UA
Das Konzept OPC UA mit verteilten Client/Server wurde bereits 1998 von Leuten der DxWare realisiert und seither 1'000-fach unter dem Namen Virtual Realtime Network (VRN) installiert. DxNode.Net ergänzt OPC UA mit dem gleichen Konzept und kompatibler Datendarstellung VTQ. Verglichen mit OPC UA ist DxNode.Net ein "Leichtgewicht", das sich auf den Datenaustausch zwischen beliebigen Systemen konzentriert. DxNode.Net bietet eine kompakte, komplette und transparente Lösung mit allen Funktionen, die für einen sicheren Datentransport, auch in komplexen Systemhierarchien, mittels einfacher XML-Konfiguration definierbar sind. Im Gegensatz zu OPC UA mit 10 Spezifikationen, erfordert DxNode.Net die Installation eines Standardprogramms (Linux und Microsoft™ Windows verfügbar) und wegen seiner "Schlankheit" mit allen Funktionen auf Embedded Systeme portiert werden kann. Das Netzwerk ist nach der Installation validierbar, weil kein individueller Server dessen Funktion stören kann. DxNode.Net ist für die häufigsten Anwendungen optimiert, arbeitet mit sehr wenig Overhead und benötigt nur EIN einfaches XML-Protokoll für sämtliche Transaktionen wie Verbindungsherstellung und –überwachung sowie für den Daten- und Ereignistransport. Anders als OPC UA funktioniert DxNode.Net ausschliesslich ereignisorientiert. Alle Ereignisse werden an die definierten Zielsysteme transportiert und können dort ausgewertet werden. Ereignisse müssen also nicht im lokalen System verarbeitet werden und dieses ggf. belasten. DxNode.Net unterstützt die komfortable Bedienung von Sollwerten und Eingaben, auch in Systemen oder Netzen mit langsamer Reaktionszeit z.B. im Internet. Für DxNode.Net genügt das einfache XML-Protokoll, OPC UA benötigt zusätzlich ein Binär-Protokoll für schnelle Daten. Die Anbindung ist wie bei OPC UA zu programmieren, spezielle Tools sind nicht erforderlich.

42 DxNode.Net und BACnet Ziel: Interoperabilität plus Sicherheit  Standard Interface für Gebäude/Prozess Middleware Netzwerk mit Funktionen  Protokoll für definierte Objekttypen Verteilte Real Time Datenbank  Hierarchisches Client/Server Konzept Kommunikation via TCP/IP Sockets  RS 232, RS 485, LonTalk, Ethernet Einfaches, offenes XML Protokoll  Binär Protokoll mit Objekt Meldungen Einfache Anbindung ohne DLL  Aufwändige Beschreibung für Anbinder Jederzeit validierbar mit XML Schema  Compliance Test erforderlich Konfigurierbare Objekte mit Namen  Vorgegebene Anzahl Objekttypen Store&Forward, Redundanz  Nicht verfügbar, ist individuell zu lösen Zwei freie Adressräume a="..", n=".."  Unique ID Nr. + Name pro Objekt Datenverschlüsselung im Internet  Zusatz Software erforderlich Read, Write, Bi-directional, Monitor  Ähnliche Dienste verfügbar Transitionsanzeige Action=Reaction  Nicht verfügbar () Lose gekoppelte Systeme  Schnelle Übertragung erforderlich Auto Konfiguration mit Wildcards "*"  Automatische Konfiguration möglich Technologie unterstützt OPC UA  Konkurrenz zu OPC UA

43 DxNode.Net – BACnet / OPC im OSI Modell

44 DxNode.Net – Datenfluss im OSI Modell

45 DxWare.com VALUE IN COMMUNICATION Danke für Ihre Aufmerksamkeit