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Ein Fundament für die Industrie 4.0

Echtzeit-Kommunikation mit OPC UA TSN

12. Mai 2016, 10:06 Uhr | Wolfgang Leindecker (TTTech Computertechnik)

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OPC UA Publish/Subscribe

OPC UA verwendet zur Zeit einen Client/Server-Mechanismus zur Datenakquisition, bei dem Knoten in einem Ad-hoc-Verfahren Daten abrufen. OPC UA Publish/Subscribe ist durch die OPC Foundation definiert und steht bereits als Prototyp zur Verfügung. Es sorgt dafür, dass Knoten Daten für mehrere Clients veröffentlichen können, die sich als Abonnenten identifiziert haben.

Im Sinne von Industrie 4.0 wird die Ergänzung des Multicast-Datenaustausches die Kommunikation zwischen tausenden Sensoren und der Cloud ermöglichen sowie die Koordination zwischen Maschinen. Es gibt eine große Untergruppe von Anwendungsszenarien, in denen Daten in einem garantierten Zeitraum übermittelt werden müssen. Dies gilt insbesondere für den Datenaustausch zwischen SPS, Roboter-Steuergeräten und Antrieben. Herkömmliche industrielle Ethernet-Protokolle sind für die deterministische Kommunikation von Echtzeitdaten konzipiert, es mangelt ihnen jedoch im Vergleich zu Standard-Ethernet an Offenheit, Flexibilität und Skalierbarkeit – Anforderungen der Industrie 4.0. TSN erfüllt die Forderung nach garantierter deterministischer Kommunikation und bietet als Teil des IEEE-Ethernet-Standards auch die gleiche Flexibilität, wie OPC-UA-Nutzer sie bereits gewohnt sind. Die Kombination von OPC UA Publish/Subscribe und TSN ermöglicht eine den Anforderungen der Industrie 4.0 entsprechende Echtzeit-Kommunikation.

Die Integration von OPC UA Publish/Subscribe mit TSN

Die Schnittstelle zwischen OPC UA Pub/Sub und TSN wird ebenfalls durch eine Arbeitsgruppe der OPC Foundation definiert. Sie gewährleistet, dass OPC-UA-Daten, die eine garantierte Übermittlung erfordern, einen deterministischen Pfad durch das Netzwerk erhalten. Dies kann unter anderem erreicht werden, indem die zentrale Netzwerk-Entität für die Konfiguration der Übertragung von OPC-UA-Daten über TSN verwendet wird. Durch diese Methode können OPC-UA-Server einen deterministischen Pfad anfordern, der durch die CNC konfiguriert wird, damit die Abonnenten die veröffentlichten Daten in einem vereinbarten Zeitrahmen erhalten. Sobald die CNC das Netzwerk konfiguriert und einen deterministischen Pfad bereitgestellt hat, beginnt der Server mit der Veröffentlichung der Daten.