OPC UA auf der Feldebene

Specs für Controller-to-Controller freigegeben

12. November 2022, 22:00 Uhr | Andreas Knoll
Peter Lutz, Director Field Level Communications der OPC Foundation
Peter Lutz, OPC Foundation: »Die Spezifikationen sind nun so ausgereift, dass echte Produkte implementiert werden können.«
© OPC Foundation

Die FLC-Initiative (Field Level Communications) der OPC Foundation (OPCF) hat die ersten OPC-UA-Field-eXchange-Spezifikationen (UAFX) veröffentlicht, und zwar für den Use Case Controller-to-Controller (C2C). Die Specs für Controller-to-Device (C2D) und Device-to-Device (D2D) werden folgen.

Die UAFX-Spezifikationen bilden die Grundlage für die Nutzung von OPC UA in der Feldebene. Die jetzt veröffentlichten Specs sind von den OPCF-Mitgliedern eingehend geprüft worden und haben ein umfangreiches Prototyping durchlaufen, um sicherzustellen, dass ihre Implementierungen herstellerübergreifende Interoperabilität gewährleisten. Automatisierungstechnik-Anbieter können nun damit beginnen, die spezifizierten UAFX-Funktionen in entsprechende Produkte und Lösungen zu integrieren. Test Specifications und Test Cases sollen ab dem Ende des zweiten Quartals 2023 Konformitätstests ermöglichen.

Die veröffentlichten UAFX-Spezifikationen bestehen aus vier Teilen, die sich auf den Austausch von Prozess- und Konfigurationsdaten zwischen Automatisierungskomponenten konzentrieren. Die Spezifikationsteile verwenden OPC-UA-Client/Server- und PubSub-Erweiterungen in Kombination mit Peer-to-Peer-Verbindungen und einer Basisdiagnose:

- Part 80 (OPC 10000-80) gibt eine Einführung in und einen Überblick über die grundlegenden Konzepte der Verwendung von OPC UA für die Kommunikation auf der Feldebene.
- Part 81 (OPC 10000-81) spezifiziert das Basisinformationsmodell und die Kommunikationskonzepte, um die verschiedenen Use Cases und Anforderungen der Fabrik- und Prozessautomatisierung zu erfüllen.
- Part 82 (OPC 10000-82) beschreibt Netzwerkdienste wie etwa Topologieerkennung und Zeitsynchronisation.
- Part 84 (OPC 10000-84) definiert das Controller-Profil mit Details zur Erfüllung der Konformitätsanforderungen.

Das jetzt veröffentlichte Release bildet die Grundlage für entsprechende Spezifikationserweiterungen, um im nächsten Schritt auch die Use Cases Controller-to-Device (C2D) und Device-to-Device (D2D) abzudecken, einschließlich der Entwicklung von Anwendungsprofilen für Geräte zur Bewegungssteuerung und -regelung, Feldgeräte sowie E/A-Peripherie.

Auf der Messe SPS in Nürnberg wurde eine herstellerübergreifende UAFX-Interoperabilitätsdemo gezeigt, die Komponenten von insgesamt 20 Herstellern kombiniert. Beteiligt sind die Unternehmen ABB, B&R, Beckhoff Automation, Bosch Rexroth, Emerson, Festo, Honeywell, Hirschmann/Belden, Huawei, Keba, Kuka, Mitsubishi Electric, Moxa, Omron, Phoenix Contact, Rockwell Automation, Schneider Electric, Siemens, Unified Automation, Wago und Yokogawa.

Der Fokus der Interoperabilitätsdemo liegt auf der horizontalen Kommunikation zwischen Steuerungen von Drittanbietern, also der Controller-to-Controller-Kommunikation (C2C). Unter Verwendung der UAFX-Erweiterungen tauschen die Steuerungen Prozessdaten mit Hilfe von UAFX-Verbindungen und PubSub-Mechanismen über UDP/IP und kabelgebundenes Ethernet, Ethernet TSN und 5G-Funkverbindungen aus. Die UAFX-Verbindungen nutzen dazu die UAFX-Publisher- und UAFX-Subscriber-Funktionen. Die Steuerungen werden über die integrierte oder eigenständige UAFX-Connection-Manager-Software konfiguriert und miteinander verbunden. Siemens und Unified Automation haben die in der Demonstration verwendeten UAFX Connection Manager implementiert. Alle Steuerungen werden in Echtzeit über ein zentrales Dashboard überwacht, das den Status, ausgewählte Prozessdaten und andere Informationen aus dem UAFX-Asset-Information-Modell für jede Automatisierungskomponente visualisiert.

»Wir freuen uns über die Fortschritte, die unsere Arbeitsgruppen in den letzten Monaten gemacht haben«, erläutert Peter Lutz, Director Field Level Communications der OPC Foundation. »Die Veröffentlichung der ersten Version der UAFX-Spezifikation und eine beeindruckende Multivendor-Live-Demo sind wichtige Erfolge, denn die Spezifikationen sind nun so ausgereift, dass echte Produkte implementiert und Konformitätstests umgesetzt werden können.«

Seit dem Start der FLC-Initiative im November 2018 haben sich mehr als 320 Experten aus über 65 Mitgliedsunternehmen der OPC Foundation an den verschiedenen technischen Arbeitsgruppen beteiligt, um gemeinsam die technischen Konzepte festzulegen und die Spezifikationsinhalte für die Erweiterung des OPC-UA-Frameworks auf die Feldebene zu erarbeiten, einschließlich Determinismus, Motion, Instrumentierung und funktionale Sicherheit.

»OPC UA dient aufgrund seiner Vielseitigkeit, Sicherheit und Herstellerunabhängigkeit bereits als Kommunikations-Backbone in verschiedenen Initiativen der Prozess- und Fabrikautomatisierung«, sagt Stefan Hoppe, President der OPC Foundation. »In einem ersten Schritt schließen die UAFX-Erweiterungen die Lücke der standardisierten horizontalen Controller-to-Controller-Kommunikation und werden von vielen anderen Organisationen als Basistechnologie referenziert werden.«

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