PLCopen-OPC-UA-Client-Funktionsbausteine Industrie-4.0-Connectivity für die SPS

Mittels der PLCopen-OPC-UA-Client-Funktionsbausteine, die jetzt als Version 1.10 vorliegen, können SPSen aus der IEC-61131-Runtime heraus Daten mit den überlagerten Leit- und Management-Systemen oder mit Servern auf Cloud-Basis austauschen – ein wichtiges Element der Industriekommunikation 4.0.

Die gemeinsame Arbeitsgruppe der Organisationen OPC Foundation und PLCopen hat Anfang September 2016 die neue Version 1.10 der „PLCopen-OPC-UA-Client-Funktionsbausteine“ aufgelegt. Die erste Version der Spezifikation wurde bereits 2014 freigegeben und von mehreren Unternehmen in ihre Produkte implementiert. Die dabei gemachten Erfahrungen sind in die aktuelle Überarbeitung eingeflossen.

Dem Anwender stellt sich die Frage, wozu die Client-Bausteine erforderlich sind. Wegen der Betriebssystem-Unabhängigkeit und guten Skalierbarkeit von OPC UA war schnell klar, dass der OPC-UA-Server in vielen Konstellationen auch direkt in der Steuerung laufen kann. Dieses Szenario erweist sich unter anderem deshalb als vorteilhaft, weil in der Anlage kein weiterer Industrie-PC erforderlich ist, der zusätzlich zu den Anschaffungskosten konfiguriert und gewartet werden muss. Oftmals verfügen klassische Client-Lösungen – wie SCADA- oder Asset-Management-Systeme – parallel über einen OPC-UA-Server, etwa um untereinander Daten weiterzuleiten. Ein Server in der Steuerung wird jedoch nur dann aktiv, wenn sich der Client anmeldet und Daten, Methoden oder Alarme anfordert. Sollen allerdings applikationsgetrieben aus der IEC-61131-Runtime heraus Daten mit den überlagerten Leitsystemen ausgetauscht werden, kommen die PLCopen-OPC-UA-Client-Funktionsbausteine zum Einsatz. Ihre Funktionen machen Leitsystem und Steuerung zu gleichwertigen Kommunikationspartnern, und die Kommunikationspyramide löst sich auf.
 

Als Beispiel seien Asset- oder Qualitäts-Management-Systeme genannt, die konsolidierte Daten zu Betriebsstunden, Fertigungsparametern und Qualitätsmesswerten brauchen. Diese Informationen müssen aber erst am Ende einer Schicht oder eines Fertigungsauftrags vorliegen. Durch Nutzung der OPC-Client-Bausteine lassen sich die Daten standardisiert und durch die Steuerung initiiert in den Datenbanken der Leit- und Management-Systeme ablegen. Die Bausteine ermöglichen nicht nur die Anbindung an das Leitsystem: Auf die gleiche Weise kann der Anwender Daten an Server auf Cloud-Basis übertragen.

Die OPC-Client-Bausteine bieten zudem Vorteile auf der Steuerungsebene. Sofern andere Steuerungen ebenfalls einen UA-Server direkt implementiert haben, lässt sich eine flexible und leistungsfähige Steuerung-zu-Steuerung-Kommunikation realisieren. Hierbei geht es nicht nur um klassische (Netzwerk-)Variablen, sondern auch um Alarme oder Methodenaufrufe zur effektiven Interprozess-Kommunikation. Neben der Weiterleitung von Informationen zwischen den Steuerungen erlaubt der Ansatz auch einen Datenaustausch in die Feldebene, denn bei intelligenten Feldgeräten geht die Entwicklung ebenfalls in Richtung integrierter OPC-UA-Server. So kann der Anwender alle Parameter- und Diagnoseinformationen sowohl über ein Industrial-Ethernet-Protokoll als auch via OPC-UA-Server auslesen. Das funktioniert selbstverständlich auch dann, wenn das Feldgerät kein Industrial-Ethernet-Protokoll mehr unterstützt. In puncto Leistungsfähigkeit erreicht die OPC-UA-Technologie derzeit nicht die Performance von Industrial-Ethernet-Protokollen wie Profinet. Dafür lässt sich das Feldgerät aber einfach applikativ in Betrieb nehmen, denn es erfordert lediglich eine IP-Adresse (Bild 1).