In diesem ersten Artikel erläutert Joakim Wiberg, Head of Technology bei der Business Unit Anybus bei HMS, die wichtigsten Vorteile von OPC UA, wie Unternehmen OPC UA einsetzen und was dies für die Kunden von Anybus bedeutet. In zukünftigen Artikeln werden wir die Vorteile des Informationsmodells von OPC UA anhand von Praxisbeispielen beschreiben, Anwendungsbeispiele für OPC UA bereitstellen und erläutern, wie die OPC Foundation die Entwicklung der Technologie plant.
OPC UA steht für Open Platform Communications Unified Architecture. Es handelt sich um ein plattformunabhängiges industrielles Kommunikationsprotokoll, das einen nahtlosen Informationsfluss zwischen Geräten verschiedener Anbieter gewährleistet.
OPC UA erfreut sich zunehmender Beliebtheit, da es alles bietet, was für den Transport und die Interpretation von Geräte- oder Maschinendaten aus der Feldebene zu übergeordneten Systemen, Cloud-basierten Lösungen oder anderen Fabriksystemen benötigt wird.
OPC UA macht es Unternehmen leicht, auf Prozessdaten aus der Fabrikhalle zuzugreifen und diese zu interpretieren.
Der Zugriff auf die Prozessdaten ist einfacher, da OPA UA ein plattformunabhängiger Standard ist, sodass Unternehmen nicht mehr für jedes Gerät oder jede Anwendung von Drittanbietern eine eigene Software entwickeln müssen.
Die Interpretation der Prozessdaten ist einfacher, da OPC UA die Daten herstellerunabhängig auf die gleiche standardisierte Weise darstellt und die Informationsmodelle von OPC UA kontextualisierte Informationen und nicht nur die Rohdaten liefern. Die Informationsmodelle von OPC UA organisieren die Daten in klaren Kategorien und ermöglichenes Unternehmen, hilfreiche Informationen schnell zu finden.
Beispiele für OPC UA-Informationsmodelle:
Maschinenstatusinformationen: Hier wird der aktuelle Betriebszustand einer Maschine angezeigt, z. B. ob sie läuft, angehalten oder gestoppt wurde, sowie Informationen zu eventuell generierten Fehlern oder Warnungen.
Produktionsdaten: Informationen über die Menge und Qualität der von einer Maschine in einem bestimmten Zeitraum hergestellten Produkte sowie Daten über alle im Produktionsprozess verwendeten Rohstoffe oder Zwischenprodukte.
Umgebungsdaten: Informationen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftqualität in einer Fabrik oder einer anderen industriellen Umgebung.
Energieverbrauchsdaten: Hier werden Daten zum Energieverbrauch von Maschinen und anderen Geräten angezeigt, einschließlich Informationen zu Spitzennutzungszeiten und -mustern.
Wartungsdaten: Informationen über die Wartungs- und Reparaturhistorie einer Maschine sowie Daten über geplante Wartungsaktivitäten.
Unternehmen nutzen OPC UA, um Prozessdaten von Geräten auf dem Shopfloor an Dashboards oder übergeordnete Systeme wie SCADA, MES oder ERP zu senden. Da OPC UA plattform- und herstellerunabhängig ist, können Unternehmen OPC UA nutzen, um die Daten an die verschiedenen Systeme zu senden, ohne die Daten übersetzen, abbilden oder manipulieren zu müssen. Dies macht es viel einfacher, die Lücke zwischen der Feldebene, auch als Operational Technlogy (OT) bezeichnet, und der Informationstechnologie (IT) zu schließen, was als OT/IT-Konvergenz bezeichnet wird.
Die Dashboards oder übergeordneten Systeme können Cloud-basiert sein, so dass Unternehmen aus der Ferne auf die Daten zugreifen und diese analysieren können.
Abbildung 1. OPC UA ermöglicht es Unternehmen, Prozessdaten von Geräten auf dem Shopfloor an Dashboards oder übergeordnete Systeme zu senden.
Liegen die Daten in den Dashboards oder übergeordneten Systemen, analysieren Unternehmen die Prozessdaten und profitieren von IIoT, wie zum Beispiel der vorausschauenden Wartung oder Optimierung von Geräten und Maschinen. Unternehmen analysieren die Daten auf zwei Arten. Sie passen die Dashboards oder übergeordneten Systeme so an, dass sie kritische Informationen anzeigen und so Probleme schnell erkennen können. Oder sie nutzen die Daten, um eine tiefergehende Analyse durchzuführen.
Die Field Level Communications (FLC)-Initiative der OPC Foundation schreibt derzeit auch OPC UA Field eXchange (UAFX)-Spezifikationen, die es Unternehmen ermöglichen, Prozesse auf Steuerungs- und Feldebene zu steuern.
Derzeit wird OPC UA in Fabriken oder Werken auf unterschiedliche Weise eingesetzt. Einige Fabriken verwenden OPC UA auf der Steuerungsebene, während andere OPC UA auf dedizierten Gateways verwenden, die mit der Cloud verbunden sind.
Für Geräte- und Maschinenhersteller bedeutet dies, dass sie versuchen sollten, Produkte anzubieten, die OPC UA unterstützen, da immer mehr Unternehmen OPC-UA-kompatible Geräte oder Maschinen in der Fertigung haben wollen. Die Nachfrage nach OPC-UA-kompatiblen Geräten oder Maschinen wird voraussichtlich steigen, daher gilt: Je früher Hersteller kompatible Produkte anbieten, desto besser.
Joakim Wiberg, Leiter Technik, Anybus. Joakim ist außerdem Chief Technology Officer (CTO) der ODVA und hält regelmäßig Vorträge über Sicherheit (Security) und industrielle Kommunikation.
HMS hat unter der Marke Anybus eine einbaufertigeKommunikationsschnittstelle entwickelt, die Hersteller in ihre Produkte integrieren können, um OPC UA-Konnektivität zu ermöglichen.