atp magazin 3/2020

Schon seit 2006 treiben verschiedene User Groups, Konsortien, Gremien und Arbeitskreise die Entwicklung der OPC Unified Architecture, kurz OPC UA, maßgeblich voran. Bereits im Februar vor 14 Jahren wurde die erste Version verabschiedet, 2009 schließlich überarbeitete Versionen der Teile 1 bis 5 und 8 sowie die ersten Iterationen der Teile 6 und 7 veröffentlicht. 

Inzwischen hat der plattformunabhängige Standard für den Datenaustausch seinen Aufstieg zur Weltsprache der Produktion abgeschlossen und sich rund um den Globus etabliert. Insbesondere die Fähigkeit, Maschinendaten nicht nur zu transportieren, sondern auch maschinenlesbar semantisch zu beschreiben, macht OPC UA in modernen Automatisierungsarchitekturen schlicht unabdingbar. 

Nun gilt es, die Weltsprache der Produktion auch wirklich zu sprechen und in einem breiten Rollout in die Anwendung zu bringen. Dafür ist es jetzt notwendig, die bislang weitestgehend solitären Initiativen und Forschungsprojekte zu bündeln und die Kräfte zu kanalisieren. Noch ist unklar, wie schnell und ob das überhaupt gelingt. Fest steht allerdings, dass die oftmals parallel stattfindenden Entwicklungen verschiedener Player nicht zielführend sind. Brauchen wir also wirklich eine Art United Nations of Automation, in der alle Mitglieder einheitlichen rechtlichen Regelungen zustimmen, aber weiterhin jedes Mitglied autark agiert? 

Während sich nun die Experten beraten bringt Sie die vorliegende Ausgabe des atp magazins in der Zwischenzeit auf den aktuellen Stand der Technik und stellt Ihnen die Entwicklungen in der Zertifizierung, der Informationsmodellierung sowie in der Safety-&-Security von OPC UA umfassend vor.   

Die Interview-Highlights:

Dipl.-Ing. Ulrich Hempen: ”MTP ist die Basis der synaptischen Automation“
Auf der vergangenen NAMUR-Hauptsitzung stand das Module Type Package (MTP) etwas im Schatten der NAMUR Open Architecture (NOA). Zu Unrecht, wenn es nach Dipl.-Ing. Ulrich Hempen, Leiter Industry und Key Account Management bei WAGO, geht. Warum die Methodik zur modularen Automation mittels MTP fünf Jahre nach der ersten Vorstellung jetzt wieder in den Mittelpunkt gerückt werden muss, erklärt
er im atp-Interview.

Hartmut Manske: ”Die Vision der Predictive Quality wird Realität“
Die Prozess- und Verfahrenstechnik steht vor tiefgreifenden Veränderungen, schließlich stehen mit dem Module Type Package (MTP) und der NAMUR Open Architecture (NOA) zwei Technologien bereit, die die Branche in ihren Grundfesten erschüttern. Warum das Zukunftsbild der Prozessindustrie allerdings ohne 5G,
autonome Systeme und KI nicht vollständig ist, erklärt Dipl.-Ing. Hartmut Manske, Head of Automation & Robotics bei Merck, im atp-Interview.

Die begutachteten Hauptbeiträge:

Informationsmodellierung mit OPC Unified Architecture
OPC UA gilt als der Kommunikationsstandard, wenn es um Industrie 4.0 bzw. den Transport von Sensordaten aus dem Feld in übergeordnete Ebenen, wie bspw. die Cloud, geht. Aktuell diskutierte Technologien wie NOA oder MTP bauen auf OPC UA auf. Doch neben dem eigentlichen Transport von Daten bietet OPC UA einen weiteren Vorteil, der eine wesentliche Abgrenzung zu Standards wie z. B. MQTT erlaubt: die Strukturierung von Daten und damit die Bildung und Übertragung von Informationen. Der Beitrag beschreibt sinnvolle Beispiele für die Informationsmodellierung mit OPC UA und stellt gleichzeitig Werkzeuge vor, mit denen dies bereits heute effizient gelingen kann.


Zertifizierung bei OPC-Technologien
Gerade bei einem derart weitläufig eingesetzten Kommunikations- und Modellierungsinstrument wie OPC UA ist die Sicherstellung von einheitlichen und herstellerunabhängigen Qualitätsstandards unabdingbar. Zur Sicherstellung der Interoperabilität der Produkte betreibt die OPC Foundation ein eigenständiges Zertifizierungsprogramm. Durch Tests in den Bereichen Compliance, Interoperabilität, Robustness, Efficiency und Usability wird eine hohe Qualität der zertifizierten Produkte in akkreditierten Test Labs sichergestellt. Der Beitrag beschreibt die Hintergründe, Kriterien sowie den Prozess zur Zertifizierung, den alle eingereichten OPC-UA-Produkte durchlaufen. Im Besonderen werden die herstellerspezifischen Companion Specifications und deren zum Teil fehlerhafte OPC-UA-Implementierungen aufgegriffen.

Funktional sichere Kommunikation mit OPC UA Part 15: Safety
Die Modularisierung schreitet mit dem MTP in großen Schritten voran. Dabei werden bislang vor allem der
Normalbetrieb bzw. die Orchestrierung der Module betrachtet. Die ebenfalls notwendigen Safety-Applikationen geraten nun in den Fokus der Entwicklung. Der Beitrag beschreibt die Möglichkeit der Nutzung von OPC UA als Safety-Protokoll für die funktional sichere Kommunikation über Modulgrenzen hinweg. Dabei
erläutern die Autoren die Architektur in Kombination mit den notwendigen Schnittstellen. Zuletzt werden
die möglichen Kommunikationsfehler beschrieben und die Restfehlerwahrscheinlichkeit rechnerisch erläutert.

OPC UA: Kommunikation und Security
In der Automatisierung geht es nicht mehr nur darum, mit Kommunikationstechnologie einen sicheren Anlagenbetrieb zu gewährleisten, sondern auch darum, den Kommunikationskanal selbst zu schützen. In Bezug auf OPC UA muss dabei beides, sowohl die verbindungslose (Publisher-Subscriber) als auch die verbindungsorientierte (Client-Server) Kommunikation betrachtet werden. Der Beitrag zeigt, weshalb die bei Security oftmals schnell eingebrachten TLS-Lösungen und X.509-Zertifikate allein nicht ausreichend sind. Darüber hinaus werden Betriebsszenarien erläutert, bei denen die IT-Sicherheit mit einfachen
Maßnahmen gewährleistet werden kann. Zu guter Letzt wird die unternehmensübergreifende OPC-UA-Kommunikation diskutiert, bei der sich nach wie vor Hürden ergeben.

OPC UA von der Cloud bis ins Feld
OPC UA findet zunehmend seinen Einzug von der
Cloud bis ins Feld. Devices sind nicht mehr nur Informationsgeber oder -nehmer der damit verbundenen
Steuerung, sondern eigenständig kommunizierende Netzwerkteilnehmer. Egal ob Edge-, Cloud- oder Hybridarchitektur, OPC UA sorgt dabei für die notwendige Flexibilität. Die Autoren beschreiben, weshalb
OPC UA in der industriellen Realität noch nicht so weit ist, in allen Ebenen eingesetzt zu werden und nennen
die technischen Hürden. Dabei werden neueste Erkenntnisse aus dem Projekt fast semantics erläutert,
in dem OPC UA Server in kleinster Bauform und mit minimalem Energiebedarf realisiert werden.

 

Veröffentlicht: 2020-03-13

Hauptbeitrag / Peer-Review