Interview OPC UA als Basis-Schnittstelle für Industrie 4.0

Darek Kominek, MatrikonOPC: »Mit OPC UA lassen sich alle existierenden IT-Umgebungen miteinander verbinden.«
Darek Kominek, MatrikonOPC: »Mit OPC UA lassen sich alle existierenden IT-Umgebungen miteinander verbinden.«

Der Software-Schnittstellen-Standard OPC UA (Unified Architecture) macht Daten zwischen sämtlichen Systemen innerhalb eines Unternehmens verfügbar. Damit erfüllt er die wichtigste Voraussetzung für die Datenkommunikation in der Industrie 4.0, wie Darek Kominek, Marketing Manager bei MatrikonOPC, erläutert.

Markt&Technik: Was ist OPC UA eigentlich genau?

Darek Kominek, Matrikon: OPC UA ist die neueste und vielseitigste OPC-Spezifikation zum Datenaustausch und stellt eine Erweiterung des klassischen OPC-Industriestandards dar.

Die Lösung beruht auf einer Service-orientierten Architektur (Service Oriented Architecture, SOA) und kann alle gängigen Spezifikationen wie OPC DA, OPC HDA und OPC A&E umsetzen. Dies geschieht unabhängig von der Microsoft-Technologie DCOM, die durch offene, plattformunabhängige Protokolle mit integrierten Sicherheitsmechanismen ersetzt wurde. Damit ergibt sich eine Verbindung zwischen der Unternehmensleitebene mit Unix-Systemen und eingebetteten Automatisierungs-Komponenten mit unterschiedlichen Windows-Betriebssystemen, aber auch über Microsoft hinweg mit Nicht-Windows-Betriebssystemen. So können Nutzer mit OPC UA komplexe Datenstrukturen verwenden und mehrschichtige Vorgänge vollständig beschreiben.

Welche Aufgaben und Funktionen erfüllt OPC UA in der industriellen Automatisierung?

OPC UA ist der Nachfolger des äußerst erfolgreichen, COM/DCOM-basierten OPC Klassik. Die Lösung ermöglicht eine zuverlässige und sichere Datenerfassung und -modellierung sowie Kommunikation zwischen allen Unternehmensebenen.

Wie weit ist OPC UA mittlerweile verbreitet?

Es ist deutlich zu spüren, dass OPC UA in der Industrie schnelle Verbreitung findet. Viele Unternehmen in der Automatisierung setzen bereits auf OPC UA oder planen, zukünftig OPC UA als alternative Lösung in Betracht zu ziehen. Ein Großteil der Hersteller sieht in OPC UA die Zukunft der industriellen Automatisierung. Entsprechend werden bereits zahlreiche Produkte und Lösungen auf Basis von OPC UA entwickelt.

Auf welchen Ebenen der Automatisierungs-Pyramide ist OPC UA angesiedelt?

OPC UA wurde von Anfang an für alle Prozesse in der Automatisierungs-Pyramide ausgelegt. Die Funktionen sind in allen Bereichen sehr effektiv, ohne teure Anpassungen in den einzelnen Entwicklungsstadien nötig zu machen.

Welche Rolle spielt OPC UA für die Interoperabilität von Automatisierungsgeräten?

Als weltweit am stärksten verbreitete standardbasierte Methode für Datenkonnektivität spielt OPC eine entscheidende Rolle für die Interoperabilität von Automatisierungsgeräten. Mit OPC lässt sich die Kommunikation zwischen Geräten, Controllern und/oder Anwendungen herstellen, unabhängig von den verschiedenen Treibern. Der Erfolg von OPC bei der Realisierung wirklich anbieterunabhängiger Verbindungen liegt darin, dass OPC die Implementierungs-Eigenschaften von Datenquelle wie SPS und Datenempfänger wie HMI abstrahiert. So lassen sich die Daten zwischen ihnen austauschen, ohne dass sie etwas über das Verbindungsprotokoll und die interne Datenorganisation des jeweils anderen wissen müssen.

Welche Rolle spielt OPC UA für die (drahtlose) M2M-Kommunikation?

OPC UA eignet sich gut für die drahtlose Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M). Die Sicherheit und Robustheit von OPC UA in Kombination mit der Möglichkeit, Companion-Standards zu modellieren, erlaubt die optimale Integration in die M2M-Kommunikation. Gerätehersteller verwenden OPC UA zum Datenaustausch und setzen dabei auf eigenes Fachwissen und die Vorteile von OPC UA.

Welche Rolle spielt OPC UA im Zusammenhang mit der Feldbus-, Industrial-Ethernet- und Industrial-Wireless-Kommunikation?

Feldbus, Industrial Ethernet und andere Kommunikationsstandards haben in der Industrie alle ihre speziellen Anwendungsbereiche. In vielen Fällen werden sie auf OPC UA aufgesetzt und somit als ein effizientes System in Kombination verwendet. Andere Hersteller ermöglichen durch sogenannte Bridges den nahtlosen Transfer von einem System zum anderen.

Mit welchen Kommunikations-Protokollen harmoniert OPC UA bzw. inwieweit ist OPC UA protokoll- bzw. busunabhängig?

OPC UA ist eine allgemeine Spezifikation, die das Zusammenspiel mit einer Vielzahl anderer Protokolle erlaubt. Weil OPC UA andere Protokolle hosten kann, mindert es die Rolle anderer Software-Schnittstellen nicht, sondern ergänzt diese mit neuen Fähigkeiten. Die Unterstützung anderer Protokolle ist aber längst nicht alles, was OPC UA zu bieten hat. Es ist eine effiziente und sichere Kommunikations-Spezifikation, die auch komplett unabhängig von anderen Protokollen oder Bus-Spezifikationen arbeitet. Die Fähigkeit, mit anderen Protokollen zusammen oder eigenständig arbeiten zu können, ermöglicht die Integration von OPC UA in die unterschiedlichen, bereits existierenden Architekturen.

Welche Aufgaben und Funktionen kann OPC UA in der künftigen Industrie 4.0 erfüllen?

Als die weltweit am stärksten verbreitete Standard-basierte Methode für Datenkonnektivität wird OPC UA eine entscheidende Rolle beim Wandel hin zur »Industrie 4.0« oder »Integrierten Industrie« spielen. Bereits OPC Klassik, der Vorgänger von OPC UA, ermöglichte eine offene Datenkonnektivität, die die Barrieren zwischen Leit- und Steuerungssystemen untereinander sowie Leit- und Steuerungssystemen und dem restlichen Unternehmen überwand - OPC UA treibt dieses Konzept weiter voran. Ein Beispiel ist die Entwicklung hin zu Plattform- und Betriebssystem-Unabhängigkeit. Damit lässt sich OPC UA direkt in Geräte, Sensoren und Controller einbetten. Ein weiteres Beispiel ist die integrierte, leistungsstarke Modellierung, die es OPC UA ermöglicht, Daten von verschiedenen, nicht kompatiblen und offenen Standards aus unterschiedlichen Bereichen zu transferieren. Industrie 4.0 hängt vorrangig davon ab, Daten zwischen allen Systemen innerhalb eines Unternehmens verfügbar zu machen - damit rückt OPC UA in den Mittelpunkt.

Welche Reichweite hat OPC UA in der Industrie 4.0?

Die Aussage von Tom Burk, Präsident der OPC Foundation, beantwortet diese Frage wohl am besten: »OPC UA ist eine Service-orientierte Architektur, mit der Daten und Informationen sicher und verlässlich getauscht werden können. OPC UA ist für unabhängige und dauerhafte Plattformen entwickelt; damit erfüllt es die Anforderungen der Industrie 4.0. Zudem lässt sich dadurch die Effektivität von Cloud Computing maximieren, weil OPC UA zuvor ‚nicht erkannten‘ Dingen die Fähigkeit gibt, Daten und Informationen auszutauschen. Für mich ist es eindeutig, dass OPC UA eine wichtige Rolle im Internet der Dinge spielen wird.« Das spiegelt auch unsere Meinung hierzu wider. Was ist in der Industrie 4.0 in puncto Software-Schnittstellen außer OPC UA noch nötig? Alle existierenden Schnittstellen sind wichtig für eine Industrie 4.0. Mit der Verwendung von Wrappern und Gateways können alle aktuellen Verbindungen eine Rolle im Internet der Dinge spielen. Mit OPC UA lassen sich alle existierenden IT-Umgebungen miteinander verbinden, so dass sie zur nativen Gerätekommunikation der nächsten Generation werden. Diese Weiterentwicklung der existierenden Infrastruktur wird die schnelle Migration in die Industrie 4.0 vorantreiben.