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Mittwoch, 20. Februar 2019

Schnittstellen

Echtzeitfähigkeit erfordert Offenheit

Von Roland Hensel | 22. November 2018 | Ausgabe 47

Die Client-Server-Architektur von OPC UA stößt bei harten Echtzeitanforderungen an Grenzen. Eine Erweiterung soll helfen.

Als Grundlage für die herstellerunabhängige Maschine-zu-Maschine Kommunikation kristallisiert sich in Deutschland zunehmend die von der Industrie geschaffene Open Platform Communication Unified Architecture (OPC UA) heraus sowie darauf aufbauende Spezifikationen. Der offene Schnittstellenstandard schafft die notwendige digitale Vernetzung aller Systeme, die durch Industrie-4.0-Prozesse entstehen. Maschinen- und Anlagenbauer können damit Systeme aus Komponenten unterschiedlicher Hersteller per Plug&Work – analog zum USB-Stick – einfach ankoppeln, nach Bedarf umgestalten und direkt produzieren.

Bisher war OPC UA allerdings an eine Client-Server-Kommunikation gebunden. Das heißt, auf jeder Komponente muss ein OPC UA-Server installiert sein und ein OPC UA-Client sammelt die Daten ein. Bei komplexen Prozessen mit harten Echtzeitanforderungen stößt diese Vorgehensweise aber an ihre Grenzen. Daher wollen die OPC Foundation und das Industrial Internet Consortium (IIC) den offenen Standard OPC UA mit einem Publish/Subscribe-Modell erweitern.

Am 5. November startete die OPC Foundation deshalb eine Initiative, um OPC UA einschließlich TSN und den zugehörigen Anwendungsprofilen in einem offenen, kohärenten Ansatz zu standardisieren. Die Arbeitsgruppen werden sich eng an das TSN-Profil für industrielle Automatisierung anlehnen, das von dem IEC/IEEE-60802-Gremium standardisiert wird. Dadurch werde sichergestellt, dass ein einziger, konvergenter TSN-Netzwerkansatz beibehalten wird und OPC UA eine gemeinsame TSN-Netzwerkinfrastruktur mit mehreren Anbietern und anderen Anwendungen nutzen kann.

Foto: Bosch Rexroth

Thomas Brandl, Product Owner Communication Solutions bei Bosch Rexroth.

In der Branche wird dies sehr positiv gesehen. Thomas Brandl, Product Owner Communication Solutions bei Bosch Rexroth, ist es wichtig, dass sich die Automatisierungsbranche auf ein gemeinsames Ökosystem für OPC UA over TSN einigt, statt wie beim Umstieg auf die Ethernet-Technologie viele proprietäre Lösungen gegeneinander antreten lässt. „Bosch Rexroth steht schon immer für Offenheit und setzt sich auch bei OPC UA over TSN für einen einheitlichen Standard ein“, verdeutlicht Brandl.

Auch die Standardisierung des Sicherheitsprofils „Safety over OPC UA“ basierend auf Profisafe zeigt das organisationsübergreifende Zusammenwachsen in der industriellen Kommunikation. Hierzu gibt es inzwischen einen gemeinsamen Arbeitskreis der OPC-Foundation mit Profibus International (PI). „Die Kommunikation bei sicherheitsrelevanten Anwendungen erfordert ein zertifiziertes Safety-Protokoll, das bei OPC UA over TSN ergänzt werden muss“, stellt Brandl fest.

Rockwell Automation sieht TSN weitgehend unabhängig von der Sicherheit in der Fabrik- und Prozessautomatisierung sowie seiner Anwendbarkeit im Rahmen von Industrie 4.0 in einfach einzurichtenden konvergenten Netzwerken. Deshalb unterstützt das Unternehmen I-4.0-Konzepte mit und ohne TSN sowie TSN mit und ohne Industrie 4.0.

„Es ist bekannt, dass OPC UA die primäre Technologie für die deutsche Industrie 4.0 darstellt“, erklärt Paul Brooks, Business Development Manager bei Rockwell Automation. Sein Unternehmen hat sich bisher allerdings noch nicht an der von PNO und OPC Foundation gemeinsam entwickelten Peer-to-Peer-Sicherheitsarbeit beteiligt, „da wir uns erst Anfang des Jahres der TSN-Initiative angeschlossen haben. Wir erwarten allerdings schon bald weitreichende Fortschritte in der Zusammenarbeit“, berichtet Brooks. „Aktuell sind sowohl die Spezifikationen für OPC UA sowie TSN unvollständig, wenn man die vertikal integrierten Stacks betrachtet, die von konventionellen Feldbus- sowie Industrial-Ethernet-Lösungen angeboten werden.“

„Es wird, das zeigen die Erfahrungen der Einführung von ethernetbasierten Feldbussen, eine längere Übergangszeit geben“, pflichtet Brandl bei. Zunächst werde sich echtzeitfähige Kommunikation von Steuerung zu Steuerung auf Basis von OPC UA over TSN etablieren und bestehende Lösungen in diesem Bereich ersetzen.