Datenfluss in der Fabrik? – OPC UA!

Wie bekomme ich meine Daten von A nach B?

Durch Vernetzung kann der Zustand von Anlagen auf Betriebsebene sichtbar gemacht werden, um die eigene Produktion besser zu managen. Automatische Berechnung von Kennzahlen oder Live-Dashboards sind aber erst möglich, sobald physische Konnektivität und ein kompatibles Protokoll zwischen Gerät und Leitsystem besteht. Diese Aufgabe erfüllt OPC UA für moderne Anlagen bereits sehr gut: Das binär-kodierte Client-Server-Protokoll ist über Hersteller und Programmiersprachen kompatibel. Auch sind die Implementierungen in Open-Source-Tools sehr hochwertig. Interessierte Clients sehen den Datenraum (AddressSpace) des Servers und können dort nach Daten suchen – manuell oder mit Filtern automatisch.

Schon hier wird die Abgrenzung zu Bussystemen erkenntlich. Bussysteme sind für die hart echtzeitfähige Kommunikation in maschineninternen Regelkreisen zuständig. „Echtzeitfähig“ bezeichnet hier konstante Länge einzelner Kommunikationszyklen – etwas, das OPC UA aktuell noch nicht implementiert, da es auf TCP aufbaut.

… und nach C? – Es wird kompliziert!

Dass der Standard inzwischen auch fremde Transport-Protokolle integriert, erhöht die Anbindungsfähigkeit an Cloud-Infrastrukturen, die sich Daten lieber unaufgefordert schicken lassen (PubSub) als danach zu fragen (Client-Server). Dafür wurden MQTT und AMQP in den Standard integriert. Zwar sind diese Protokolle nicht immer nativ bidirektional, was aber für den Use-Case von Condition Monitoring nicht zwingend notwendig sein muss. Die angesprochene Erweiterung ist angesichts der beschleunigten Auslagerung der betrieblichen IT zu Cloud-Dienstleistern wenig überraschend und grundsätzlich sinnvoll, birgt aber Tücken. Die Komplexität des Standards erhöht sich und selbst moderne OPC UA Server/SDKs implementieren nicht immer OPC UA PubSub. Mitigieren lässt sich dieses Problem durch Gateways, die OPC UA von Client-Server zu PubSub übersetzen.

OPC UA erweitert seinen Anwendungsbereich

Die Strategie der OPC Foundation zielt auf mittelfristige Abdeckung jeglicher Anwendungsfälle für industrielle Kommunikation, wie im untenstehenden Schaubild dargestellt. Vor allem die hohen Anforderungen der echtzeitfähigen Kommunikation innerhalb von Anlagen (OPC UA FX) erfordern hier eine breite Erweiterung des Standards. Deren Spezifikation, Implementierung und Verbreitung wird sich noch mehrere Jahre hinziehen, kann allerdings die Vision durchgängiger, semantischer Kommunikation von Sensor bis Cloud Realität werden lassen.

Dieser Artikel ist der Erste einer Serie, die sich tiefgehend mit dem Standard OPC UA beschäftigt. Alle Artikel sind mit dem Schlagwort OPC UA versehen.

Grafik: ©Arno Weiß