Open-Source-Projekt OPC UA/TSN Prozessvisualisierung in Echtzeit

Mit OPC UA sprechen alle Knoten einer Automatisierungsumgebung die gleiche Sprache.
Mit OPC UA sprechen alle Knoten einer Automatisierungsumgebung die gleiche Sprache.

MicroSys engagiert sich im OPC UA/TSN-Projekt von OSADL und passt das Echtzeit-Betriebssystem OS-9 an. Das Ziel: Geräte, die in Echtzeit mit TSN über OPC UA Daten austauschen.

Der Ethernet-Standard ist die Grundlage heutiger und künftiger Kommunikation im industriellen Umfeld, auch vom Sensor an der Maschine über Steuerungen bis zu Serverumgebungen. Dabei wird die Anzahl der Netzwerkknoten überproportional wachsen. Damit die Kommunikation zwischen allen Netzwerkteilnehmern beherrschbar bleibt, soll auf das Protokoll OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) zurückgegriffen werden. OPC UA ist eine Sammlung von Standards für die M2M-Kommunikation, die bereits von weiten Teilen der Automatisierungsindustrie weltweit unterstützt werden und weiter zukunftsfähig gemacht werden sollen.

Dazu wurde auf der Basis des Projekts open62541 von OSADL (Open Source Automation Development Lab) das OSADL OPC UA/TSN Project ins Leben gerufen. Durch diese Open-Source-Initiative erhält die Industrie freien Zugang auf diese Basistechnologie samt Quellcode.

TSN für deterministischen Datenaustausch

Zusätzlich wird das Protokoll TSN (Time Sensitive Networking) für deterministischen und sicheren Datenaustausch mitberücksichtigt. TSN ist in der Endphase der Standardisierung und soll innerhalb von IEEE-802-Netzwerken für eine zuverlässige Kommunikation bis auf Feldbusebene sorgen.

Das Echtzeit-Betriebssystem Microware OS-9 von MicroSys ergänzt die OPC-UA-Funktionen mit seiner Eignung für harte Echtzeitanwendungen, bei denen es vor allem auf Präzision, Zuverlässigkeit und schnellste Start Up- und Reaktionszeiten ankommt. Die übersichtliche Architektur ermöglicht schlanke Laufzeitumgebungen und damit kostengünstige Systemdesigns. Diese Eigenschaften wurden nun erweitert um mit dem OSADL OPC UA/TSN Projekt zu harmonisieren.

  • Compiler-Technik: Auf Basis des Open-Source-Projektes LLVM/CLANG Compiler hat MicroSys für OS-9 einen neuen C/C++-Compiler erstellt, der die neusten C- und C++-Standards erfüllt.
  • OPC UA: Mit Hilfe dieses Compilers wurde das OPC-UA-Projekt open62541.org für Microware OS-9 angepasst und in das Original-GitHub-Repository zurückgeführt. In einem ersten Schritt wurde diese Entwicklung für die ARM- und Power-Architektur umgesetzt, die Anpassung für Intel-CPUs wird folgen.

Somit haben OS-9 Benutzer die Möglichkeit, mit open62541 einen OPC-UA-Server als auch Clients auf Basis des Open Source Projekts zu erstellen. Am Beispiel einer EtherCAT-Kommunikation, visualisiert mit OPC UA, können die Möglichkeiten für Steuerungsaufgaben unter Microware OS-9 demonstriert werden.