OPC UA

Ein Kommunikationsprotokoll für alle

| Autor: Jan Vollmuth

(Bild: B&R)

Maschinen kommunizieren heute in vielen Sprachen, was ihre Vernetzung erschwert. Der von immer mehr Anbietern unterstützte Standard OPC UA soll das ändern.

Alles begann mit dem Turmbau zu Babel: Als Gott sah, dass die Menschen ihm mit diesem gigantischen Vorhaben gleichzukommen versuchten, strafte er die Bauleute, indem er einem jeden eine eigene Sprache gab und keiner den anderen mehr verstehen konnte. Aufgrund dieser Babylonischen Sprachverwirrung blieb der Bau unvollendet. Und Sprachforscher zählen heute rund 7000 Sprachen auf der Welt – ohne Dialekte.

Reich an Sprachen ist auch die industrielle Automation, wo Maschinen mit Hilfe von Kommunikationsprotokollen etwa Steuerbefehle oder Daten untereinander austauschen. Diese Protokolle sind häufig an bestimmte Hersteller gebunden und verstehen einander nicht. Die Nachteile dieser Vielfalt liegen auf der Hand: Während Endkunden häufig in proprietären Systemen gefangen sind, müssen etwa Hersteller von Sensoren, Steuerungen oder anderer Komponenten mehrfache Versionen sonst gleicher Produkte entwickeln, um die unterschiedlichen Protokollwelten zu unterstützen.

VDMA favorisiert OPC UA

Schlechte Voraussetzungen für Industrie 4.0: „Ziel von Industrie 4.0 ist die Vernetzung der einzelnen Maschinen, die am Produktionsprozess beteiligt sind, des Produktes selbst, aber auch der Mitarbeiter und der Kunden. Voraussetzung dafür ist, dass alle Komponenten zusammenpassen“, sagte Dr. Burkhard Raith, Vorsitzender des VDMA Lenkungskreis Technikpolitik, im Vorfeld der SPS IPC Drives 2017. „Nur kohärente Normen und Standards können jene Voraussetzungen schaffen, damit Komponenten, Maschinen und ganze Anlagen zuverlässig untereinander kommunizieren“.

Der VDMA favorisiert hierfür den offenen Schnittstellenstandard OPC UA. Das Kürzel steht für Open Platform Communications Unified Architecture. Das herstellerunabhängige Kommunikationsprotokoll für Automatisierungsanwendungen in der Industrie ermöglicht die durchgängige Kommunikation von einzelnen Sensoren und Aktoren bis zum ERP-System oder in die Cloud. Es ist plattformunabhängig und verfügt über eingebaute Sicherheitsmechanismen.

Standard für das IoT

Allerdings stieß OPC UA bei komplexen Prozessen mit Echtzeitanforderungen bisher an Grenzen. Diesen Mangel wollen die die entsprechenden Gremien ausmerzen: Dazu wird OPC UA um ein Publish/Subscribe-Modell erweitert und künftig auf dem Time-Sensitive-Networks-Standard (IEEE 802.1) aufsetzen. Das daraus resultierende Protokoll OPC UA TSN soll der Standard für die Kommunikation im Industrial Internet of Things (IIoT) bis zur Steuerungsebene werden.

Dafür sieht es gut aus: Auf der diesjährigen Fachmesse SPS IPC Drives in Nürnberg sprachen sich auf einer gemeinsamen Pressekonferenz führende Unternehmen für den Einsatz von OPC UA TSN aus. ABB, Bosch Rexroth, B&R, Cisco, General Electric, Kuka, National Instruments, Parker Hannifin, Pilz, Schneider Electric, SEW-Eurodrive und TTTech wollen das Protokoll in künftigen Produktgenerationen unterstützen.

Tests erfolgreich bestanden

Tests von B&R und dem TSN-Netzwerkspezialisten TTTech hätten nach Angaben der Unternehmen bereits gezeigt, dass zeitkritische Anwendungen auf Linienebene, wie die Synchronisierung von Förderbändern mit unterschiedlichen Maschinen- oder Anlagenteilen, mit OPC UA TSN problemlos möglich seien.

Thomas Pilz, geschäftsführender Gesellschafter des Automatisierungsspezialisten Pilz GmbH & Co aus Ostfildern bei Stuttgart, knüpft große Erwartungen an das Protokoll: „Dank OPC UA TSN erfolgt künftig der Wettbewerb zwischen den Herstellern über die Funktionalität ihrer Produkte, während die Kommunikation zwischen den Produkten sichergestellt ist.“ Allerdings, räumt Thomas Pilz ein, rechne er mit einer „Übergangszeit von zehn Jahren, bis die Interoperabilität funktioniert.“ (jv)

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