Stefan Hoppe, Präsident der OPC Foundation

"OPC UA setzt sich auf allen Kommunikationsebenen durch: die FLC-Initiative im Feld, die Companion Specs auf Maschinenebene bis hin zu KI und Datenanalysen in der Cloud im Rahmen von Initiativen wie UA for Cloud." Stefan Hoppe, Präsident der OPC Foundation (Bild: OPC Foundation)

| von Stefan Kuppinger

„Covid19 kann uns nicht stoppen!“ So startete Stefan Hoppe, Präsident der OPC Foundation die virtuelle Pressekonferenz auf der SPS Connect in Bezug auf die Mitgliederzahl. Bis Jahresende rechnet Hoppe mit 800 Mitgliedern. Neben Emerson Process Management und Jumo gilt Google Cloud als einer der prominentesten Neuzugänge in diesem Jahr. „Wer hätte vor wenigen Jahren gedacht, dass wir Google Cloud als Mitglied der OPC Foundation begrüßen dürfen“, freute sich der OPC-Präsident.

„OPC UA wird der Schlüssel sein, Maschinendaten in unsere Datenanalysen und KI-Lösungen zu übertragen, um letztlich neue Einsatzmöglichkeiten und bessere Produktivität innerhalb des Fertigungsprozesses zu erhalten“, betonte Dominik Wee, Managing Director Global Manufacturing, Industrial and Transportation von Google Cloud die Zielsetzung seines Konzerns. Denn KI wird die nächste Entwicklungsstufe in der Fertigung vorantreiben. „Und standardisierte maschinenlesbare Informationsmodelle auf der Basis von OPC UA werden diese Entwicklung beschleunigen“, ist auch Erich Barnstedt von Microsoft überzeugt. Er und sein Unternehmen nutzen schon länger OPC UA als Interface in die Azure IoT-Cloud, um Daten bereitzustellen. Er zeigte zusammen mit John Dyck, CEO des US-amerikanischen CESMII-Projekts (Clean Energy Smart Manufacturing Innovation Institute), die nächste Ausbaustufe im Bereich Cloud auf, konkret das Projekt UA for Cloud Library.

OPC UA dringt in alle Ebenen vor – vom Maschinenbett bis in die Cloud

Dominik Wee, Google Cloud

"OPC UA wird der Schlüssel sein, Maschinendaten in Googles Datenanalyse- und KI-Lösungen zu übertragen." Dominik Wee, Google Cloud OPC Foundation

OPC UA hat den Anspruch, von der Feldebene bis in die Cloud anhand offener Kommunikationsstandards und Informationsmodellen die Interoperabilität von Maschinen und Software zu verbessern. Während in den OT-Netzwerken OPC UA mittlerweile als Standard gesetzt ist, gibt es in der Cloud noch Einiges zu tun, vor allem, was das Speichern und Lesen von Informationsmodellen angeht. „Genau diese Lücke füllt UA for Cloud Library“, betonte Hoppe. Damit kann man die Informationsmodelle von Maschinen bereits in Cloud-Dienste integrieren, bevor man vor der fertig installierten Maschine steht; die Programmierung der Software-Dienste sind somit von der Programmierung der Maschinen entkoppelt.

Erfreuliches berichtete auch Peter Lutz, Director Field Level Communications der OPC Foundation. Seit dem formellen Start der Initiative auf der SPS 2018 haben sich mehr als 300 Experten aus über 60 Mitglieds­unternehmen an den verschiedenen Arbeitsgruppen beteiligt. Das Ziel: Die technischen Konzepte und die Spezifikationsinhalte für die Erweiterung des OPC UA Frameworks auf die Feldebene zu erarbeiten. Trotz der Einschränkungen durch Covid-19 wurde mit der Fertigstellung des ersten Release Candidates FLC inzwischen ein erster Meilenstein erreicht. Die Spezifikation besteht aus vier Teilen (OPC UA Parts 80 bis 83) unter anderem für die Controller-to-Controller (C2C) Kommunikation sowie Pub/Sub-Erweiterungen in Kombination mit Peer-to-Peer-Verbindungen und Basisdiagnose. Damit können nun Prototypen implementiert und Testspezifikationen für das OPC-UA-Zertifizierungstool (CTT) erstellt werden. Dazu Peter Lutz: „Darüber hinaus bildet die Spezifikation die Grundlage für Erweiterungen, um im nächsten Schritt auch die beiden anderen wichtigen FLC Use Cases abzudecken – Controller-to-Device (C2D) und Device-to-Device (D2D).“

OPC UA for Machinery: Das Vokabelheft wird sukzessive gefüllt

Mit OPC UA for Machinery definiert der VDMA zusammen mit vielen anderen das Basisvokabular für die Weltsprache der Produktion. Es bildet die Grundlage für domänenübergreifende Interoperabilität. An der Definition der Weltsprache für Maschinen und Komponenten des Maschinen- und Anlagenbaus beteiligen sich in Summe rund 600 Unternehmen, gegliedert in aktuell über 35 Gruppen. „Dieses Vokabular wird künftig als Fundament für alle OPC UA Schnittstellen des VDMA dienen“, so Andreas Faath, Head Industrial Interoperability beim VDMA.

Positiv schloss OPC-Präsident Hoppe die Pressekonferenz: „Wir haben uns letztes Jahr als Welt­bibliothek der Beschreibung der industriellen Dinge positioniert, die im Internet für jeden verfügbar ist.“ Mit mehr als 60 Kooperationen für die branchenspezifischen Definitionen einer OPC-basierten Kommunikation sind diese Beschreibungen öffentlich verfügbar, die OPC Foundation ist also auf einem guten Weg.

FLC-Initiative erreicht ersten Meilenstein

Technical Paper der OPC Foundation

Zwei Jahre harte Arbeit stecken in dem Technical Paper. Auf 40 Seiten sind die Mechanismen der FLC definiert – zunächst für die Kommunikation zwischen Steuerungen. Die wichtigeren Definitionen für Controller to Device (C2D) und D2D stehen noch aus. OPC Foundation

Zwei Jahre nach Projektstart erreicht die FLC-Initiative ihren ersten Meilenstein: die OPC-UA-Spezifikation für die Controller-to-Controller (C2C) Kommunikation. Die technischen Konzepte stehen und die Erweiterung des OPC UA Frameworks auf die Feldebene ist spezifiziert, einschließlich Determinismus, Motion, Instrumentierung und funktionale
Sicherheit. Der Release Candidate besteht aus den vier Spezifikationsteilen:

  • Part 80 (OPC 10000-80) gibt eine Einführung und einen Überblick in die grund­legenden Konzepte der Verwendung
    von OPC UA für die Kommunikation
    auf der Feldebene.
  • Part 81 (OPC 10000-81) spezifiziert das
    Basisinformationsmodell und die Kommunikationskonzepte, um die verschiedenen Use Cases und Anforderungen der Fabrik- und Prozessautomatisierung zu erfüllen.
  • Part 82 (OPC 10000-82) beschreibt Netzwerkdienste, wie die Topologieerkennung und Zeitsynchronisation.
  • Part 83 (OPC 10000-83) definiert die Datenstrukturen für den Austausch von Informationen, die für das Offline-Engineering erforderlich sind, unter Verwendung von Deskriptoren und Deskriptor-Paketen.

Im nächsten Schritt folgen die Use Cases Controller-to-Device (C2D) und Device-to-­Device (D2D).

Zwei weitere Arbeitsgruppen der Field Level Communications Initiative, die wichtige Spezifikationen für eine Standardisierung von Motion und Functional Safety erarbeiten, haben ebenfalls Fortschritte erzielt: Die Safety-Gruppe, die aus einer Zusammenarbeit mit der Profibus Nutzerorganisation entstanden ist, wird in Kürze die Version 2.0 der OPC UA Safety Spezifikation (OPC 10000-15) veröffentlichen, die Erweiterungen für OPC UA PubSub enthält. Die Arbeitsgruppe Motion hat in Zusammenarbeit mit ODVA und Sercos International bereits im Mai 2020 begonnen, eine Architektur und ein Informationsmodells für Geräte zur Bewegungssteuerung und -regelung zu entwickeln.

Der Advanced Physical Layer (APL) und das Time-Sensitive Networking (TSN) sind besonders wichtige Technologien für die OPC Foundation in ihrer Strategie, OPC UA in die Feldebene zu bringen. Daher wurden mehrere Kooperationen geschlossen: Die OPC Foundation hat sich der Projektgruppe Advanced Physical Layer (APL) angeschlossen, um die Entwicklung eines Advanced Physical Layers (APL) für Industrial Ethernet zu unterstützen, wie er für den Einsatz in anspruchsvollen Anwendungen und explosionsgefährdeten Bereichen in der Prozessindustrie unabdingbar ist. Zudem hat die OPC Foundation eine Liaison mit den Standardisierungsorganisationen IEC SC65C und IEEE 802.1 geschlossen, um das TSN-Profil (IEC/IEEE 60802) für industrielle Automatisierung anzupassen, das für den Aufbau konvergenter industrieller Automatisierungs­netzwerke unerlässlich ist.

Stefan Kuppinger

Chefredakteur IEE

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