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OPC UA – Open Platform Communications Unified Architecture

16. November 2020
Standardisierte und sichere Kommunikation für die industrielle Automation

Flexibel, zukunftsfähig und erweiterbar – OPC UA gewinnt als Kommunikationsstandard für Anwendungen in der Automatisierungstechnik schnell an Bedeutung.

OPC UA sorgt in immer mehr industriellen Netzwerken dafür, dass Daten sicher und problemlos ausgetauscht werden. Die Technologie ist herstellerunabhängig, umfasst zahlreiche Sicherheitsmechanismen und enthält neben der reinen Datenübertragung auch eine semantische Annotation, die für die Informationsmodellierung unabdingbar ist. Die Geräte beschreiben sich in Aufbau und Funktion selbst. Bei der Kommunikation werden daher nicht nur Daten übertragen, sondern auch deren Bedeutung mitgeliefert – so wird ein hohes Maß an Interoperabilität zwischen den Anwendungen sichergestellt.

Die Vorteile:

  • Die Technologie ermöglicht einen sicheren, zuverlässigen und herstellerunabhängigen Datenaustausch.
  • Enthält eine semantische Annotation.
  • Gewährleistet eine einfache Informationsmodellierung.
  • WAGO bietet einen offiziell zertifizierten OPC UA Server.
  • Erlaubt die Nutzung von integrierten Security-Funktionalitäten.

Zertifizierter Server

WAGO bietet auf seinen PFC-Controllern und Control Panels OPC UA mit den verschiedenen Server-Profilen, Nano, Micro oder Embedded, an. Da der OPC-UA-Server von WAGO als einer der wenigen offiziell zertifiziert ist, bietet er beste Voraussetzungen für eine maßgeschneiderte, herstellerübergreifende Kommunikation mit OPC-UA-Clients. Die integrierten Security-Funktionalitäten runden das Gesamtpaket ab.

Informationsmodelle für einheitliche Daten

Um den Anforderungen verschiedener Industrien mit gleichartigen Produkten oder Maschinen gerecht zu werden, wurden sogenannte Companion-Spezifikationen definiert. In diesen Spezifikationen sind vor allem Informationsmodelle beschrieben. Der WAGO OPC-UA-Server stellt seine Daten beispielsweise standardmäßig gemäß den Companion-Spezifikationen der PLCopen bereit. Zukünftig kann das gewünschte Informationsmodell angepasst werden.

Interoperabilität vom Sensor bis zur Cloud

OPC UA kann für die horizontale Kommunikation zwischen Maschinen und für die vertikale Kommunikation von der Maschine bis zur Cloud eingesetzt werden – selbst Produkte und Geräte verschiedener Hersteller agieren sofort miteinander. Client/Server-Modelle übernehmen dabei eine wichtige Funktion, denn sie ermöglichen eine bidirektionale Kommunikation mit steuernden Eingriffen auf die Aktoren. Auch WAGO bietet diese Möglichkeit: Seine Controller der Serie PFC und Control Panels enthalten OPC UA mit den verschiedenen Server-Profilen, die wiederum mit zahlreichen Security-Features ausgestattet sind. Erweitert um den Publish/Subscribe-Mechanismus können in Zukunft mit OPC UA sogar mehrere Subscriber gleichzeitig Daten von einem Publisher empfangen. OPC UA Pub/Sub dürfte schnell an Bedeutung gewinnen, denn gerade bei Öffnung der Feldebene ist zu erwarten, dass auf einen Teilnehmer viele verschiedene Informationsempfänger zugreifen werden. WAGO zeigt mit seinem Technologiedemonstrator schon heute, wie verschiedene Controller zukünftig mit OPC UA Pub/Sub over TSN in Echtzeit kommunizieren.

MIT WAGO DAS POTENTIAL VON OPC UA OPTIMAL NUTZEN

OPC-UA-Server-Profile für WAGO Controller und Control Panels

WAGO bietet auf seinen PFC-Controllern und Control Panels OPC UA mit den verschiedenen Server-Profilen – Nano, Micro oder Embedded – an. Zudem sind in den Profilen verschiedene Security-Features integriert. Dazu zählen die verschlüsselte Kommunikation zwischen Server und Client, die Authentifizierung über Benutzername und Passwort sowie die Verwaltung von Zertifikaten. Dadurch ermöglicht WAGO nicht nur eine maßgeschneiderte, sondern auch besonders sichere Kommunikation mit OPC UA.

Mapping-Tool zur Modelländerung

WAGO wird weitere Vorteile der OPC-UA-Kommunikation nutzbar machen. Nach heutigem Stand ist das Informationsmodell gemäß der PLCopen-Companion-Spezifikation fest im WAGO Server implementiert. Zukünftig besteht die Möglichkeit, zum Beispiel Maschinensteuerungen flexibel an unterschiedliche Informationsmodelle für diverse Spezifikationen anzupassen. Grundlage dafür wird ein neues Mapping-Tool sein: Es bietet die Möglichkeit, das Informationsmodell, nach dem der WAGO Server die Daten bereitstellt, zu ändern und die Daten auf ein beliebiges Modell zu mappen. So lässt sich eine OPC-UA-Kommunikation für unterschiedliche Anwendungen und Leistungsanforderungen einfach implementieren. Bei Bedarf können auch kundenindividuelle Anpassungen vorgenommen werden, die keiner speziellen Spezifikationen entsprechen. Der Kunde kann daher flexibel auf seine Anforderungen reagieren.

Zukunft mit TSN

Deterministisches Echtzeitverhalten ist eine weitere wichtige Anforderung in der industriellen Automation. Gerade in zeitkritischen Abläufen auf Feldebene ist die Angabe einer maximalen Latenzzeit notwendig, innerhalb derer die Kommunikation garantiert abgeschlossen sein muss. Durch Kombination von OPC UA und TSN entsteht eine solche echtzeitfähige Kommunikation. Da TSN auf allen Ebenen eines Automatisierungssystems, also vom Sensor bis in die Cloud, eingesetzt werden kann, lässt sich eine durchgängige Kommunikation ohne Gateways oder Technologiebrüche erreichen. WAGO zählt zu den Vorreitern der Technologie und zeigt mit seinem Technologiedemonstrator schon heute, wie verschiedene Controller zukünftig mit OPC UA Pub/Sub over TSN in Echtzeit kommunizieren.

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