OPC UA Field eXchange, allgemein als OPC UA FX oder UAFX bezeichnet, ist eine Erweiterung des Kommunikationsstandards OPC UA. Es wurde für die spezifischen Kommunikationsanforderungen in Fabriken entwickelt.
Die Vorteile von OPC UA etablieren sich allmählich in der Branche. OPC UA ist ein herstellerunabhängiges Kommunikationsprotokoll, das in einem standardisierten Format den Austausch von Informationen von der Feldebene zu übergeordneten Ebenen ermöglicht. Durch die Implementierung von OPC UA erleichtern Maschinenhersteller und Anlagenbauer ihren Kunden den Zugriff auf und die Interpretation der vielfältigen Informationen, die von Maschinen produziert werden.
OPC UA FX geht noch einen Schritt weiter und führt Low-Layer-Erweiterungen ein, die die Kommunikationsanforderungen innerhalb von Maschinen und für die Synchronisation zwischen Maschinen unabhängig vom Hersteller erfüllen. OPC UA FX mit seiner auf "Semantik" basierenden Kommunikation wird bei der Definition von Steuern und Interagieren innerhalb der Feldebene neue Wege eröffnen.
Das Ziel von OPC UA in Kombination mit UAFX ist ein einheitlicher Datenaustausch und eine einheitliche Darstellung über alle Ebenen der Produktion hinweg – vom Sensor in der Fertigung bis hin zur Cloud (IT-OT-Austausch).
Die Field Level Communications (FLC)-Initiative der OPC Foundation definiert derzeit die OPC UA FX-Spezifikationen, um die reibungslose Interoperabilität von Geräten unterschiedlicher Hersteller zu gewährleisten. OPC UA FX wird dedizierte Kommunikationsmechanismen und Datenprofile bereitstellen, um den Datenaustausch zwischen verschiedenen Automatisierungsgeräten zu spezifizieren.
OPC UA FX wird durch die Integration von TSN-Mechanismen (Time-Sensitive Networking) auch den Echtzeit-Netzwerkzugriff über Ethernet unterstützen. Das bedeutet, dass es sowohl den synchronisierten Datenaustausch unterstützt, der sicherstellt, dass die Daten genau dann am Ziel ankommen, wenn sie benötigt werden, als auch deterministische Übertragungen, um sicherzustellen, dass die Daten vorhersehbar geliefert werden. Durch die Integration von TSN-Mechanismen eignet sich OPC UA FX für Anwendungen, bei denen präzise Synchronisation und geringe Latenz entscheidend sind.
OPC UA wird derzeit in Maschinen integriert, um sie mit IT-Anwendungen zu verbinden. Der nächste logische Schritt für OPC UA ist die Machine-to-Machine-Kommunikation (auch Controller-to-Controller genannt), da die meisten Ethernet- und Feldbusse diese Funktionalität nicht in ihrem Standard abdecken. Es ist also wahrscheinlich, dass OPC UA FX auf Machine-to-Machine-Ebene eingeführt wird.
Weniger klar wird das Bild allerdings, wenn man die Steuerungskommunikation innerhalb der Machine-to-Device- und Device-to-Device-Ebene betrachtet. Die Einführung auf diesen Ebenen hängt von Faktoren wie Kosten, Komplexität und der Standardisierung des Informationsmodells ab.
Doch in jedem Fall ist es höchst unwahrscheinlich, dass OPC UA FX die bestehenden Feldbus- und Industrial-Ethernet-Protokolle ersetzen wird, die allesamt aufgrund ihrer Stärke ihre Nischenanwendungen finden. Stattdessen ist es viel wahrscheinlicher, dass OPC UA FX mit seinen neuen UAFX-Funktionen bisher unerfüllte Anforderungen erfüllt und zu einem weiteren Protokoll wird, das Gerätehersteller unterstützen müssen.
Im nächsten Artikel gehen wir näher darauf ein, wie sich OPC UA FX auf Gerätehersteller auswirken wird.
Joakim Wiberg, Leiter Technik, Anybus. Joakim ist außerdem Chief Technology Officer (CTO) der ODVA und hält regelmäßig Vorträge über Sicherheit (Security) und industrielle Kommunikation.
Thierry Bieber ist Industry Manager bei der Market Unit Continental Europe von HMS Networks. Er hat über 20 Jahre Erfahrung in der industriellen Kommunikation und ist Experte für die Vernetzung von Maschinen. Darüber hinaus engagiert er sich in Organisationen wie z.B. PROFINET International (PNO).
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HMS hat unter der Marke Anybus eine einbaufertige Kommunikationsschnittstelle entwickelt, die Gerätehersteller in ihre Produkte integrieren können, um OPC UA-Konnektivität zu ermöglichen.