cab und die intelligente Fabrik:
Vernetzt kennzeichnen mit OPC UA

Ereignisgesteuert kennzeichnen

Den Etikettendrucker per Tastendruck danach fragen, wie es ihm gerade geht, war gestern. Heute verständigen smarte Geräte automatisch darüber, dass sie gewartet werden wollen oder dass das zu bedruckende Material oder die Transferfolie im Gerät zur Neige gehen und ersetzt werden müssen. Etiketten lassen sich remote laden, ebenso Etiketteneigenschaften auslesen und Variablen für den Druck austauschen. Betriebsparameter wie die bisherige Laufleistung des Druckkopfs, dessen Temperatur oder die Zahl der im laufenden Auftrag noch zu druckenden Etiketten werden just in time mitgeteilt. Die Information wird vom Drucker an die Anlagensteuerung übergeben, von dieser erkannt und interpretiert und direkt die entsprechende Maßnahme initiiert.

OPC UA als übergeordnete Steuerung bietet hier den Vorteil, Produktionsdaten, Alarme, Ereignisse und historische Daten softwaregesteuert unter einem Dach zusammenzubringen. Sie integriert und vereinheitlicht die unterschiedlichen Adressräume und die Schnittstellen zum Zugriff.

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OPC UA mit cab Druckern

Nachfolgend OPC UA-Leistungsmerkmale, die von cab Geräten* aktuell unterstützt werden:

•  Kommunikationsstack
       binäres OPC UA-Protokoll
• Verschlüsselung
       ohne
       Basic128Rsa15
       Basic256Sha256
• Authentifizierung
       anonym
       Benutzername/Passwort

Vollständig authentifizierte Benutzer erhalten Zugriff auf alle bereitgestellten Leistungsmerkmale. Anonyme Benutzer erhalten Leserechte für die Druckerknoten, das Aufrufen von Methoden ist jedoch nicht möglich - auch dann nicht, wenn die Druckerkonfiguration/der Druckerstatus hiervon unbetroffen bleiben.

• OPC UA Services
       SecureChannel Service Set
       Session Service Set
       Attribute Service Set: Lesen/Schreiben von Attributen, Ereignisse, keine Datenhistorie
       Method Service Set
       MonitoredItem Service Set
       Subscription Service Set
       View Service Set

Der OPC UA Server kann unter Einstellungen / Schnittstellen / Netzwerkdienste aktiviert werden.

* Etikettendrucker SQUIX, MACH 4S, EOS2, EOS5, HERMES Q, PX Q, AXON 2, Etikettiergeräte IXOR

Informationsmodell

cab Drucker implementieren das Informationsmodell OPC UA Device Integration (DI). Es stehen zwei Namensräume zur Verfügung:

http://cab.de/Printer für die Überwachung und Steuerung von Druckaufträgen
http://cab.de/Printer/Setup für die Gerätekonfiguration

Die Funktionen auf den nachfolgenden Seiten entsprechen dem gegenwärtigen Stand und werden fortlaufend weiterentwickelt.

Namensraum http://cab.de/Printer

Dieser Namensraum ermöglicht den Zugriff auf den aktuellen Druckerstatus, einschließlich den Status der I/Os, Informationen zum Druckermodell oder jedwede Statusinformation zum laufenden Druckauftrag.

Bezeichnung des Knotens	Knotenklasse	Beschreibung
Printer	Objekt	Zentraler Einstiegspunkt zum Informationsmodell des Druckers
FPGARevision, Manufacturer, Model, SerialNumber, SoftwareRevision, HardwareRevisionSerial	Variable	Informationen zu den verbauten Hardware- und Softwareversionen
Bitmap	Methode	Erlaubt den Zugriff auf das zuletzt gedruckte Etikett im .png-Format
Screen	Methode	Liefert ein Bildschirmfoto des Druckerdisplays im .png-Format
I/O	Objekt	Erlaubt den Zugriff auf die I/O-Schnittstelle des Druckers; löst IOStatusChangeEvent aus
LBLWARN	Variable	Warnung vor Ende der Etiketten
RIBERR	Variable	Transferfolie zu Ende
RIBWARN	Variable	Warnung vor Ende Transferfolie
SetInput	Methode	Eingang der I/O-Schnittstelle setzen: PAUSE, LBLROT
LabelBitmap	Methode	Druckbild des aktuellen Etiketts im .png-Format. Im Gegensatz zur Bitmap-Methode sind hier Etikettenausrichtung und -größe berücksichtigt
ENDPOS	Variable	Applikator befindet sich in der Position, aus der die Etikettenübertragung zum Produkt stattfindet
ERROR	Variable	Fehler
FEEDON	Variable	Papiertransport EIN
HOMEPOS	Variable	Applikator befindet sich in der Position, aus der die Etikettenübernahme vom Drucker stattfindet
JOBRDY	Variable	Druckauftrag bereit
MEDERR	Variable	Papier- oder Transferfolienende
PEELPOS	Variable	Etikett in Spendeposition
READY	Variable	Drucker bereit
I/O Status	Variable	Ausgangsstatus der I/O-Schnittstelle, definiert durch eine Kombination folgender Werte: RIBWARN 1  HOMEPOS  8  ERROR    64  RIBERR  512 ENDPOS  2  PEELPOS 16  READY   128  MEDERR 1024 FEEDON  4  JOBRDY  32  LBLWARN 256  (z.T. nur HERMES Q)
TriggerInput	Methode	Eingang der I/O-Schnittstelle triggern: FSTLBL, REPRINT, START, LBLREM, JOBDEL, RSTERR, STOP, LBLFEED
Interpreter	Objekt	Informationen zum aktuellen Job-Status; löst ErrorEvent, JobInfoEvent und JobFinishEvent aus
JPhase	Variable	Aktueller Zustand des JScript Interpreters
QueryObject	Methode	Abfrage vorhandener JScript Objekte
Current Label	Objekt	Verfügbar, wenn ein Druckauftrag im Interpreter bearbeitet wird
Current Id	Variable	Eindeutige Kennung des aktuellen Druckauftrags
Current Name	Variable	Jobname; Name des aktuellen Druckauftrags gemäß Angabe im JScript j Kommando
Current Content Fields	Objekt	Root-Knoten der dynamischen Felder im aktuellen Etikett. Der Inhalt der Felder kann mittels Setzen neuer Werte auf dem entsprechenden Knoten ersetzt werden.
abc Status	Variable	Status des abc Basic Interpreters: Idle, Compiling, Running, RuntimeError oder SyntaxError
Active	Variable	Drucker ist aktiv, z. B. Druckdaten interpretieren oder drucken
Available Space	Variable	Für die Druckverarbeitung zur Verfügung stehender Speicherplatz in %
ESCs	Variable	Zeichenkette analog zu JScript ESCs
ESCz	Variable	Zeichenkette analog zu JScript ESCz
Error	Variable	Analog zu ESCs; der numerische Wert muss als ASCII-Zeichen interpretiert werden, so bedeutet z. B. 45 == '-' Kein Fehler
Labels To Print	Variable	Anzahl der zu druckenden Etiketten im aktuellen Druckauftrag
Last Job	Variable	Name des zuletzt erfolgreich bearbeiteten Druckauftrags; vgl. das JScript-Kommando j
Online	Variable	Drucker befindet sich im Zustand ONLINE, d.h., am Display wird der Startbildschirm angezeigt
Paused	Variable	Drucker befindet sich im Zustand PAUSE
CancelJob	Methode	Erlaubt den Abbruch des aktuellen Druckauftrags
LoadLabel	Methode	Erlaubt das Laden einer Etikettendatei vom Speichermedium
PrintData	Methode	Erlaubt das direkte Verarbeiten von gesendeten JScript-Daten
TotalCancel	Methode	Erlaubt den Abbruch sämtlicher Druckaufträge
Ribbon	Objekt
Ribbon RibbonDiameter	Variable	Errechneter Durchmesser der Transferfolienrestmenge am Abwickler in Millimeter
Ribbon RibbonLow	Variable	Niedrige Transferfolienrestmenge gemäss Einstellung im Druckermenü
Statistics	Objekt
Statistics Labels	Variable	Anzahl der Etiketten, die seit der Inbetriebnahme gedruckt wurden
Statistics Operating Time	Variable	Betriebsdauer des Druckers in Minuten
Statistics Thermal Direct	Variable	Im Thermodirektverfahren bisher bedruckte Papierlänge in Millimeter
Statistics Thermal Transfer	Variable	Im Thermotransferverfahren bisher bedruckte Papierlänge in Millimeter
Paper
Paper Diameter	Variable	Errechneter Durchmesser der Etikettenrestmenge am Abwickler in Millimeter (nur HERMES Q)
Paper Low	Variable	Niedrige Etikettenrestmenge gemäss Einstellung im Druckermenü (nur HERMES Q)
SubDevices	Objekt
Applicator*	Objekt
Barcode Verifier*	Objekt
Cutter*	Objekt
Cutter* Can Perforate	Variable	Ein Perforationsmesser ist angeschlossen.
Cutter* Has Stacking Box	Variable	Das angeschlossene Messer beinhaltet eine Stapelbox.
Demand Sensor*	Objekt
Sensor Status	Variable	Aktueller Zustand der Lichtschranke
Rewinder*	Objekt
Ribbon Saver*	Objekt
Ribbon Sync	Variable	Das Transferfoliensparmodul ist vollständig initialisiert.
Ribbon Head State	Variable	Aktuelle Position des Druckkopfs, Printing oder Saving
Ribbon Synchronize	Methode	Löst eine Synchronisierung des Transferfoliensparmoduls aus; nur relevant zu Servicezwecken
Ribbon ToggleHead	Methode	Schaltet die Position des Druckkopfs um; nur relevant zu Servicezwecken
TPH 1	Objekt	Druckkopfinformationen
TPH 1 Model	Variable	Typinformationen zum Druckkopf
TPH 1 SoftwareRevision	Variable
TPH 1 Open	Variable	Status, ob Druckkopf geöffnet ist
TPH 1 SerialNumber	Variable	Seriennummer des Druckkopfs
TPH 1 Temperature	Variable	Aktuelle Druckkopftemperatur in °C
TPH 1 Statistics	Objekt	Statistikinformationen zu diesem Druckkopf
Storage	Objekt
FileDelete	Methode	Löscht eine Datei auf einen Datenträger des Druckers
FileDownload	Methode	Lädt eine Datei auf einem Datenträger des Druckers zum Client herunter
FileList	Methode	Listet alle Dateien eines Datenträgers des Druckers
FileUpload	Methode	Lädt eine Datei des Clients auf einen Datenträger des Druckers
FontList	Methode	Abfrage der auf dem Drucker zur Verfügung stehenden Schriftarten
IFFS	Objekt	(I)nternal (F)lash (F)ile (S)ystem
IFFS Available Space	Variable	Auf dem Dateisystem zur Verfügung stehender Speicherplatz in kB
IFFS Capacity	Variable	Kapazität des Dateisystems in kB
SD Card	Objekt	Abfrage der auf dem Drucker zur Verfügung stehenden Schriftarten
SD Card Attached	Variable	Dateisystem ist eingehängt
USB Memory	Objekt

* Knoten als Option nur mit angeschlossenem Service Key

Wichtiger Hinweis: Methoden müssen gemäss der OPC UA Device Integration Spezifikation immer im MethodSet des Geräts aufgerufen werden, auch wenn sie zur besseren Zuordnung in separate FunctionalGroup verlinkt sind. Ein Aufruf über die Funktionsgruppe führt immer zu einem Fehler.

Namensraum http://cab.de/Printer/Setup

Dieser Namensraum bietet vollen Zugriff auf den Konfigurationsbaum des Druckers, der analog den Einstellungsebenen im Druckerdisplay aufgebaut ist. Die tatsächliche Position der Konfigurationsparameter innerhalb des Baums kann sich ändern, weshalb es unsicher ist, einen Knoten über seinen Stammpfad aufzurufen. Anstelle dessen sind Konfigurationsknoten am besten direkt über ihre eindeutige String-Kennung anzusprechen.

Bezeichnung des Knotens	Knotenklasse	Beschreibung
Setup	Objekt	Dieser Unterknoten des Knotens Printer stellt den zentralen Einstiegspunkt für den Zugriff auf die Druckereinstellungen dar; löst SetupValueChangeEvent und SetupVisibilityChangeEvent aus
SetOpcUaClientUrl	Methode	Speicherung einer OPC UA Serveradresse für die Benutzung im Standalone Modus.
ExportSettings	Methode	Exportiert Druckereinstellungen im .xml-Format
ImportSettings	Methode	Importiert Druckereinstellungen im .xml-Format
ImportCertificateTLS	Methode	Importiert ein TLS-Zertifikat
ResetSettings	Methode	Einstellungen auf Werkszustand zurücksetzen
ResetPasswords	Methode	Passwörter auf Werkszustand zurücksetzen
<setupfolder>	Objekt	Enthält Konfigurationsparameter oder weitere Ordner als Unterknoten
<SetupValue>	Objekt	Erlaubt den Zugriff auf einen Konfigurationsparameter
IsActive	Variable	Zeigt an, ob dieser Konfigurationsparameter aktuell über die grafische Schnittstelle des Druckers zugreifbar ist

Für das Setup stehen die folgenden Werte zur Verfügung:

• Boolesche Werte
• Aufzählungen
• String-Werte mit den Feldern
  MinLen
  MaxLen
  Regex, ein optionaler regulärer Ausdruck, der bei einem Schreibvorgang auf den Wert des Attributs angewendet wird
• Numerische Werte mit den Feldern
  Range
  Step
  ToggleInt (optional, zum Zweck der Anzeige)
  Unit (optional, zum Zweck der Anzeige)
• Passwörter schließen, wie die String-Werte, Attribute zur minimalen und maximalen Länge ein

Wichtiger Hinweis: Methoden müssen gemäss der OPC UA Device Integration Spezifikation immer im MethodSet des Geräts aufgerufen werden, auch wenn sie zur besseren Zuordnung in separate FunctionalGroup verlinkt sind. Ein Aufruf über die Funktionsgruppe führt immer zu einem Fehler.

Events

Neben OPC UA-Standardevents bieten cab Drucker die nachfolgenden ergänzenden Events.

Bezeichnung des Knotens	Typ	Beschreibung
ErrorEvent		Wird beim Übergang in einen Fehlerzustand ausgelöst; ausgelöst durch den Knoten Interpreter
Message	LocalizedText	Fehlermeldung
Detail1	LocalizedText	Detailliertere Fehlerinformationen
Detail2	LocalizedText	Noch detailliertere Informationen
JobInfoEvent		Wird für jedes zu druckende Etikett zu Druckbeginn ausgelöst; ausgelöst durch den Knoten Interpreter
LabelNo	Int32	Nummer des Etiketts im aktuellen Druckauftrag
JobSize	Int32	Anzahl zu druckender Etiketten im aktuellen Druckauftrag
IsTestPrint	Boolean	Zeigt an, dass es sich bei diesem Auftrag um einen Testdruck handelt
JobFinishEvent		Wird am Auftragsende ausgelöst, sobald der Drucker zurück in den Idle-Zustand geht; ausgelöst durch den Knoten Interpreter
keine weiteren Felder
SetupValueChangeEvent		Wird ausgelöst, sobald sich der Wert eines Konfigurationsparameters ändert; ausgelöst durch den Knoten Setup
SourceName	String	Der Bezeichner des sich ändernden Konfigurationsparameters
SetupVisibilityChangeEvent		Wird ausgelöst, sobald sich die Sichtbarkeit eines Konfigurationsparameters ändert, üblicherweise aufgrund von Äbhangigkeiten untereinander; ausgelöst durch den Knoten Setup
SourceName	String	Der Bezeichner des sich ändernden Konfigurationsparameters
IOStatusChangeEvent		Wird bei Änderung des I/O-Status des Geräts ausgelöst; ausgelöst durch den Knoten I/O
Status	UInt32	Neuer Druckerstatus wie beschrieben unter Printer->IO->Status

Einschränkungen: Aktuell unterstützt der OPC UA-Server nicht die folgenden Funktionen:

• Monitored items - entweder Change notify oder Event notify - innerhalb einer einzelnen Subscription, auch wenn Monitored items in einer Subscription erlaubt sind
• Where clauses in Monitored items requests
• Alarms and conditions

OPC UA Client Support im Drucker

Mithilfe des JScript Spezialkommandos OPCUA kann der Drucker im Standalone Modus Daten von OPC UA Servern auslesen und in das Etikettenlayout einfügen:

   m m
   J
   H 75,0
   S l1;0,0,25,29,50
   E OPCUA;opc.tcp://192.168.200.71:4840
   T 20,20,0,3,10;[OPCUA:2:DeviceSet,3:Printer,2:SoftwareRevision]
   A 1

Um mehrere OPC UA Server ansprechen zu können wird das Konzept eines Slots verwendet. An den Token OPCUA kann noch eine Slotnummer angefügt werden, so können bis zu fünf verschiedene Serversysteme abgefragt werden:

   m m
   J
   H 75,0
   S l1;0,0,25,29,50

   ; Verbindung mithilfe eines Benutzernamens und Passworts
   E OPCUA-0;opc.tcp://opcuser:opcpass@192.168.200.71:4840

   ; anonyme Verbindung
   E OPCUA-1;opc.tcp://192.168.200.53:4840

   T 10,10,0,3,10;SW Rev Drucker 1: [OPCUA-0:2:DeviceSet,3:Printer,2:SoftwareRevision]
   T 20,20,0,3,10;SW Rev Drucker 2: [OPCUA-1:2:DeviceSet,3:Printer,2:SoftwareRevision]
   A 1

Alternativ zur Angabe des Browsepath können für die Datenabfrage im OPCUA Spezialbefehl auch Node-IDs angegeben werden:

   m m
   J
   H 75,0
   S l1;0,0,25,29,50
   E OPCUA;opc.tcp://192.168.200.71:4840
   T 20,20,0,3,10;[OPCUA:ns=3;i=50723]
   T 10,10,0,3,10;[OPCUA:ns=4;s=ID_BACKFEED]
   A 1

Folgende Datentypen werden unterstützt:

•  ganzzahlige numerische Datentypen
•  Fließkommawerte
•  String, ByteString, XmlElement
•  Boolesche Werte
•  LocalizedText
•  DateTime
•  Range
•  EUInformation
•  Enumerationen

Die Verbindungsinformationen müssen nicht zwangsläufig im Etikett gespeichert werden sondern können stattdessen in der globalen Konfiguration des Druckers hinterlegt werden. Hierzu dient die OPC UA Funktion SetOpcUaClientUrl. Unter Angabe des gewünschten Slots und der zu verwendenden Adresse können auch hier bis zu 5 verschiedene Verbindungsinformationen gespeichert werden. In diesem Fall kann auf den E Befehl im Etikett verzichtet werden.

Für Entwickler

Unser GitHub-Repository enthält detaillierte technische Informationen und Beispielcode für unseren OPC UA Server. Verfügbar sind Implementierungen in C++ (mit der open62541 Bibliothek) und Python (mit der python-opcua Bibliothek).

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Januar 2021