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Die FLC-Initiative der OPC Foundation

»Wir haben in zwei Jahren schon viel erreicht«


Fortsetzung des Artikels von Teil 1

»TSN ist ein wichtiges Element in unserem Lösungsansatz«

Sie haben das Stichwort TSN angesprochen. Welche Rolle spielen TSN und OPC UA over TSN auf der Feldebene?

TSN ist natürlich ein wichtiges Element in unserem Lösungsansatz, weil es Echtzeit-Kommunikation und Konvergenz ermöglicht, sprich: verschiedene Protokolle lassen sich über eine einheitliche Netzwerk-Infrastruktur übertragen. Weil die Anforderungen der diversen Automatisierungs-Anwendungen aber sehr unterschiedlich sind, ist natürlich auch eine Option mit herkömmlichem Ethernet, also ohne TSN, eine wichtige Variante, besonders auch in Kombination mit APL, dem Advanced Physical Layer, der Ethernet in die Feldebene der Prozessindustrie bringt. Außerdem sind wir auch von den Konzepten her so aufgestellt, dass wir problemlos zukünftig auch andere Transportstandards wie 5G oder WiFi 6 und WiFi 7 unterstützen können. Das heißt, wir müssen den Lösungsansatz mit OPC UA als Baukastensystem verstehen, das abhängig von Use Case und Anwendung entsprechende Kombinationen von Technologien bereithält. Aber für die Fabrikautomatisierung, speziell für anspruchsvollere Anwendungen wie etwa Motion Control oder schnelle synchrone I/Os, ist natürlich TSN ein entscheidendes Element.

Spielen in den Planungen der FLC-Initiative auch die klassischen Industrial-Ethernet-Standards wie Profinet, EtherCAT, EtherNet/IP, Powerlink oder Sercos eine Rolle?

Mit den herkömmlichen Industrial-Ethernet-Protokollen beschäftigen wir uns selbst nicht, weil wir den Ansatz verfolgen, OPC UA, das sich bereits für verschiedenste Use Cases durchgesetzt hat, für die Feldebene zu ertüchtigen, um letzten Endes eine Harmonisierung der aktuell sehr heterogenen Landschaft von industriellen Kommunikationslösungen herbeizuführen. Allerdings hoffen wir natürlich, dass wir uns als OPC Foundation mit allen anderen Non-Profit-Organisationen und Marktbegleitern auf einen gemeinsamen Lösungsansatz bezüglich TSN einigen können. Das bedeutet, ein einheitliches Profil zu unterstützen, um dann die gleichen TSN-Basismechanismen in den entsprechenden Endgeräten und Netzwerk-Infrastrukturgeräten einzusetzen. Wir wollen ja wegkommen von Insellösungen wie den eher proprietären Echtzeit-Ethernet-Umsetzungen und zu einer Lösung gelangen, die es erlaubt, verschiedene OT-Protokolle – OPC UA einerseits, aber auch die herkömmlichen Industrial-Ethernet-Protokolle – gemeinschaftlich über eine einheitliche Infrastruktur zu betreiben und gleichzeitig auch die IT/OT-Konvergenz mit zu unterstützen.

Wir hoffen also, mit TSN eine gemeinsame Basis zu haben. Natürlich kümmern sich die verschiedenen Non-Profit-Organisationen wie PNO und ODVA um ihre eigenen Ökosysteme. Gleichzeitig sind aber alle bemüht, auch eine entsprechende Abbildung auf OPC UA zu spezifizieren, sodass sich die herkömmlichen Lösungen dann einfügen in ein einheitliches Ökosystem auf Basis von OPC-UA.

Das heißt, zu der Befürchtung, es entstehe noch ein weiterer Bus, besteht kein Anlass, oder?

Unser Ansatz besteht nicht darin, eine weitere Lösung zu bringen, die als Insellösung gesehen werden muss, sondern das bestehende OPC UA zu erweitern und somit eine Harmonisierung herbeizuführen. Wenn man rein auf die Feldebene schaut, könnte man meinen, es entstehe jetzt noch eine weitere Lösung, die einer Harmonisierung im Weg steht. Aber insgesamt gesehen ist es möglich, herkömmliche Protokolle mit entsprechenden Abbildungen ebenfalls in ein Ökosystem auf OPC-UA-Basis zu integrieren, sodass eine harmonischere Landschaft mit einer durchgängigen, OPC-UA-basierten Kommunikationslösung entsteht.

Die Standardisierung von Ethernet APL ist schon recht weit fortgeschritten. Wie soll die Kombination von OPC UA und Ethernet APL konkret aussehen?

Wie ich schon vorher erwähnt habe, muss OPC UA als Baukastensystem gesehen werden. Abhängig vom Use Case werden dann verschiedene Elemente kombiniert. Insofern ist es für uns wichtig, bei der Erstellung von Profilen festzulegen, welche Kombinatorik für welche Geräte in welchen Industrien sinnvoll ist. APL beispielsweise stellt zunächst „nur“ einen Physical Layer dar, der voll kompatibel zu Ethernet IEEE 802.3 ist. Der APL Physical Layer integriert sich praktisch nahtlos in das Framework, das wir mit OPC UA bauen, und somit lässt sich OPC UA mit den Erweiterungen aus unserer FLC-Initiative über APL übertragen. Diese Kombination ist entscheidend, um mit Ethernet bzw. auf der Basis von Ethernet OPC UA in die Feldebene der Prozessindustrie zu bringen. Deshalb unterstützen wir gemeinsam mit anderen Non-Profit-Organisationen und weiteren Industriepartnern die Bestrebungen der APL-Initiative, die Technologie weiterzuentwickeln und auch im Markt entsprechend voranzutreiben.

OPC UA und MQTT stehen ja einerseits im Wettbewerb zueinander, andererseits gibt es aber Standardisierungsbemühungen für OPC UA over MQTT. Welchen Sinn und Zweck haben sie, und was ist konkret geplant?

Tatsächlich gibt es immer wieder die Diskussion: OPC UA versus MQTT – was ist letztlich das bessere Protokoll? Im Grunde sind die beiden Technologien nicht direkt vergleichbar. MQTT ist ein sehr einfach gehaltenes Protokoll für das IoT. OPC UA dagegen ist nicht nur ein Protokoll, sondern weitaus mehr, nämlich ein Framework oder, anders gesagt: ein Baukastensystem. Es umfasst Security-Mechanismen und ermöglicht, Daten zu modellieren und Informationsmodelle aufzubauen. OPC UA ist also – anders als MQTT – nicht nur ein Protokoll, und deshalb halten wir MQTT für eine interessante Option als unterlagertes, einfaches Transportprotokoll. Wir kombinieren OPC UA mit all seinen Möglichkeiten mit einem unterlagerten MQTT und nennen das Ganze dann „OPC UA over MQTT“.

Und das ist keine Zukunftsmusik, sondern das Mapping ist bereits beschrieben in Part 14 der OPC-UA-Pub/Sub-Spezifikation. Dort gibt es ein Kapitel zur Abbildung von OPC UA auf MQTT, das bereits im vergangenen Jahr als IEC-Standard veröffentlicht wurde. Dies ist eine interessante Lösung, um das Beste aus beiden Technologien nutzen zu können.


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