Wer mit Industrie 4.0 und dem Internet of Things zu tun hat, kommt an dem Begriff „OPC“ nicht vorbei. Dieser Begriff steht für Open Platform Communications und bildet den Standard für die Machine 2 Machine Kommunikation. Der Standard OPC UA (Unified Archiecture) ist die neue Version der Open Platform Communications und erweitert diese um die Plattformunabhängigkeit. Nun ist es möglich per TCP/IP Protokoll zwischen den verschiedenen Knoten zu kommunizieren.
Wer mit Industrie 4.0 und dem Internet of Things zu tun hat, kommt an dem Begriff „OPC“ nicht vorbei. Dieser Begriff steht für Open Platform Communications und bildet den Standard für die Machine 2 Machine Kommunikation. Der Standard OPC UA (Unified Archiecture) ist die neue Version der Open Platform Communications und erweitert diese um die Plattformunabhängigkeit. Nun ist es möglich per TCP/IP Protokoll zwischen den verschiedenen Knoten zu kommunizieren.
Mit OPC UA können Sie also Maschinen miteinander kommunizieren lassen. Dabei sind Sie unabhängig von Plattformen und Programmiersprachen. Ein Standard für alle Plattformen und Anwendungsfälle. Die hohe Flexibilität von OPC UA hat dazu geführt, dass der Standard in den verschiedensten Branchen Einzug gehalten hat.
Die Vorteile von OPC UA
Mittels OPC UA können beliebige Komponenten – seien es Software- oder Hardwarekomponenten – miteinander gekoppelt werden. Maschinen können untereinander kommunizieren, mit einem MES oder auch direkt mit dem ERP System sprechen.
Wenn das ERP System den Status direkt an einer Maschine abholen kann, dann spricht man von vertikaler Integration. Die gesamten Produktionsprozesse werden nun auf einen Schlag transparent – über alle Ebenen hinweg. Die vertikale Integration ist ein sehr großer Vorteil von OPC UA und auch beim geografisch verteilten Einsatz und beim Einsatz von Firewalls ohne weiteres möglich. Darüber hinaus werden neben reinen Daten auch semantische Inhalte ausgetauscht. Die OPC UA ist damit individuell einsetzbar.
Die serviceorientierte Architektur ermöglicht Sicherheitskonzepte, die man aus der Praxis kennt. Und somit Konzepte gegen Angreifer. Grundlage sind Anwender- und Anwendungsauthentifikation. Die Verschlüsselung ist fest im Standard integriert… AES, TLS und SSL sind auch aus dem Web bekannt. OPC UA baut genau auf diesen Standards auf.
Die Skalierbarkeit ist ein weiterer wesentlicher Vorteil von diesem Ansatz. Sie können Ihre IoT Anwendungen auf kleinsten Geräten bis hin in die IT-Ebene skalieren. SO hat das Fraunhofer-Institut in Lemgo einen OPC-UA-Server auf 10-kB abgespeckt. Damit findet er auf kleinsten Sensoren Platz.
Heute unterstützen schon nahezu alle SPS-, MES- und Visualisierungshersteller den OPC UA Standard.
OPC UA ist somit flexibel, zukunftsfähig und erweiterbar. Wir arbeiten hier mit einfach zu konfigurierenden Anwendungen. Die Architektur sorgt für Transparenz und bietet eine plattformneutrale Kommunikation. Die aus dem Web bekannte serviceorientierte Architektur findet auch hier Anwendung.
Anwendungsgebiete von OPC UA
Ganz einfach. OPC UA kann überall dort genutzt werden, wo Maschinen wichtige Informationen liefern können. Sie dienen dabei als OPC UA Server und können von beliebigen Clients angesprochen werden. So könnte das ERP System direkt mit dem Gabelstapler in der Produktion sprechen. Die Auslastung am Band kann ausgelesen werden und Bestellungen komplett automatisiert getätigt werden. Ihren Anwendungsfällen sind damit also keine Grenzen gesetzt. Stellen Sie sich vor, Sie könnten die geschweißten Meter in der Produktion direkt im ERP System abrufen. Wie hoch ist die Auslastung der Schweißgeräte? Sind die Schweißdrähte bald aufgebraucht? Mit dem klugen Einsatz von OPC UA finden Sie antworten auf diese Fragen.
Und so funktioniert OPC UA
Auch unser Kunde Siemens setzt auf den offenen Kommunikationsstandard. In folgendem Video wird die Funktionsweise des Standards präsentiert.
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Im OPC UA Kontext wird von Servern und von Clients gesprochen. Server können Geräte oder auch Komponenten innerhalb von Geräten sein. Die Clients können nach Servern suchen und Daten von diesen Servern abrufen oder auch Parameter einstellen. Im Beispiel von der Siemens sind einfache Motoren an Server angeschlossen. Der Client ist in diesem Fall das Android Tablet. Auch kann ein Client in Excel integriert werden. Erdenklich ist also jegliches IT-System.
Sollte Echtzeitfähigkeit eine Anforderung sein, kann man auf TSN unterstütztende Switches zurückgreifen. TSN sorgt in dem Fall für die richtige Priorisierung der einzelnen Pakete, die über das Netzwerk versendet werden. Echtzeitkommunikation direkt über das lokale Netzwerk ohne Implementierung von Bus-Systemen. Weiterführende Informationen zum OPC UA können Sie aus dem Leitfaden der VDMA entnehmen.
