Industrie 4.0 zwingt zum Handeln Echtzeit-Ethernet-Nutzerorganisationen bereiten sich auf OPC UA vor

Ziel der Kooperation von ETG und OPC Foundation ist die Erarbeitung einer Schnittstelle, die bestehende Geräte und Maschinen auf Basis der EtherCAT-Kommunikation in eine Industrie-4.0-konforme Kommunikation abbildet.

Wie lässt sich der Datenaustausch über OPC UA mit der weit verbreiteten Echtzeit-Ethernet-Kommunikation in Einklang bringen? Mehrere Echtzeit-Ethernet-Nutzerorganisationen haben dafür gemeinsam mit der OPC Foundation Spezifikationen erarbeitet oder tun dies gerade.

Das Kommunikations-Protokoll OPC UA (IEC 62541) macht Daten zwischen sämtlichen Systemen innerhalb eines Unternehmens verfügbar: Es ermöglicht den hersteller-, betriebssystem- und busunabhängigen Datenaustausch von der Feldebene bis zur Enterprise-Ebene. Mehr noch: Mit OPC UA werden Daten von Maschinen und Anlagen nicht nur transportiert, sondern auch maschinenlesbar semantisch beschrieben. Außerdem »sind bei OPC UA Datensicherheit und Datenmodellierung so stark, dass der Standard sich für Industrie-4.0-Anwendungen nutzen lässt«, wie Darek Kominek, Marketing Manager des OPC-UA-Lösungsanbieters MatrikonOPC, erläutert.

In Produktionsstätten sind jedoch normalerweise Echtzeit-Ethernet-Systeme oder Feldbusse für die Kommunikation von Daten und Steuerbefehlen zuständig. Weil OPC UA echtzeitunfähig ist, kann es diese Standards nicht ersetzen, was auch nicht unbedingt sinnvoll oder erwünscht ist. Um das Dilemma aufzulösen, gibt es also zwei Möglichkeiten: Entweder OPC UA echtzeitfähig machen und dabei gegebenenfalls Hilfsmittel nutzen. Oder OPC UA mit den etablierten Echtzeit-Ethernet-Systemen koppeln, um die Datenübertragung zu koordinieren. In diesem Fall müsste die Big-Data- oder Smart-Data-Kommunikation per OPC UA nicht unbedingt in Echtzeit erfolgen. Für beide Ansätze sind Lösungen in Arbeit oder sogar schon am Markt.

Einerseits erarbeitet eine OPC-UA-Arbeitsgruppe innerhalb der OPC Foundation die Echtzeit-Erweiterung von OPC UA um den künftigen Industrial-Ethernet-Standard TSN, der jedoch, wie es hieß, die bestehenden Busstandards ebenfalls nicht ersetzen soll. Andererseits sind die Industrial-Ethernet-Nutzerorganisationen dabei, das Zusammenwirken oder die Koexistenz von OPC UA und »ihren« Echtzeit-Ethernet-Standards zu regeln. Einige von ihnen erstellen derzeit gemeinsam mit der OPC Foundation Spezifikationen zur Verbindung von OPC UA und »ihrem« Echtzeit-Ethernet-System. Auf der Seite der Industriekommunikationstechnik-Hersteller tut sich ebenfalls Einiges: So hat die Hilscher GmbH eine komplette Lösung vorgestellt, die die Echtzeit-Ethernet-Kommunikation im Automatisierungssystem und die Big-Data- oder Smart-Data-Übertragung von Sensoren, Aktoren und anderen Automatisierungsgeräten in die Cloud koordinieren soll (siehe den Artikel auf Seite 38).

Ein wichtiger Schritt im vergangenen Jahr war die Integration von OPC UA in die Hardware-unabhängige IEC-61131-3-Automatisierungs-Software »Codesys« von 3S Smart Software Solutions. Das Unternehmen bietet den »Codesys OPC UA Server« als Zusatzkomponente zur »Codesys Control Runtime« an. Auch in Nordamerika ist OPC UA auf der Erfolgsspur: »Unternehmen wie General Electric, Honeywell und National Instruments treiben OPC UA weltweit stark voran«, betont Stefan Hoppe, Vice President der OPC Foundation. Er erwartet, dass weitere große US-Automatisierer rasch auf den OPC-UA-Zug aufspringen.

Wie schon erwähnt, kooperieren mehrere Echtzeit-Ethernet-Nutzerorganisationen mit der OPC Foundation, um die etablierten Echtzeit-Ethernet-Standards mit OPC UA zu verknüpfen. Am weitesten fortgeschritten ist dabei die Sercos-Nutzerorganisation Sercos International: Sie hat vor kurzem die OPC UA Companion Specification für Sercos freigegeben. Die Spezifikation beschreibt die Abbildung des Sercos-Informationsmodells auf OPC UA, so dass die von Sercos-Geräten bereitgestellten Funktionen und Daten über OPC UA zugänglich gemacht werden.