Was ist OPC UA?
OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) ist ein offener, plattformunabhängiger Kommunikationsstandard für die Übertragung von Prozess- und Maschinendaten in der industriellen Automatisierungstechnik. Er wurde entwickelt, um eine sichere, zuverlässige und effiziente Übertragung von Daten zwischen Geräten und Anwendungen zu ermöglichen.
OPC Unified Architecture ist ein Kommunikationsstandard für die Übertragung von Daten, der eine Vereinheitlichung von Kommunikationsprotokollen ermöglicht. Es unterstützt die Integration von Geräten und Anwendungen unterschiedlicher Hersteller und erleichtert den Datenaustausch zwischen Systemen.
OPC UA ist eine Weiterentwicklung des älteren OPC-Standards und bietet eine verbesserte Sicherheit, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit. Es ist ein wichtiger Standard in der industriellen Automatisierungstechnik und wird häufig in Produktionsumgebungen, Energieversorgungssystemen und Prozessleitsystemen eingesetzt.
Funktionsweise von OPC UA
Um die Funktionsweise des Kommunikationsstandards zu verstehen, ist grundlegend zu wissen, dass der reine Transport und das Format der Daten in OPC UA weitgehend voneinander getrennt sind.
Der Server ist ein Gerät oder eine Anwendung, die Daten bereitstellt oder empfängt. Der Client ist ein Gerät oder eine Anwendung, die Daten vom Server abfragt oder dorthin überträgt. Bei einer Datenübertragung muss der Client eine Verbindung mit dem Server herstellen und sollte eine sichere Authentifizierung durchführen. Sobald eine Verbindung hergestellt wurde, kann der Client Daten von dem Server abfragen oder dorthin übertragen.
Der Kommunikationsstandard bietet auch eine hohe Sicherheit, indem es standardmäßig eine verschlüsselte Übertragung der Daten und eine Authentifizierung der beteiligten Geräte und Anwendungen sicherstellt.
Insgesamt ermöglicht die Open Platform Communications Unified Architecture eine zuverlässige und sichere Übertragung von Daten in industriellen Automatisierungssystemen, was zu einer besseren Integration und Effizienz beiträgt.
Relevanz
OPC UA ist strategisch hochgradig relevant, da damit der notwendige Schritt hin zu einer herstellerunabhängigen Standardisierung der Kommunikation von Automatisierungstechnikkomponenten gegangen wird.
MODBUS: Ein offenes Kommunikationsprotokoll, das häufig in industriellen Automatisierungssystemen eingesetzt wird. Es wurde 1979 entwickelt und ist eines der am weitesten verbreiteten Protokolle in der Automatisierungstechnik.
PROFINET: Ein Protokoll für industrielle Netzwerke, das von Siemens und der PROFIBUS Nutzerorganisation entwickelt wurde. Es wird häufig in der Automatisierungstechnik und im Maschinenbau eingesetzt.
EtherCAT: Ein hochleistungsfähiges Ethernet-basiertes Protokoll, das für die Automatisierungstechnik entwickelt wurde. Es wird häufig in Anwendungen mit hoher Datenrate eingesetzt.
CANopen: Ein Kommunikationsprotokoll, das für die Übertragung von Daten in eingebetteten Systemen und der Automatisierungstechnik entwickelt wurde. Es ist ein offenes Protokoll, das von Bosch entwickelt und von der Nutzerorganisation CAN in Automation (CiA) gepflegt wird.
DeviceNet: Ein Protokoll für die Übertragung von Daten in der Automatisierungstechnik, das von Allen-Bradley entwickelt wurde. Es wird häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen Geräte und Steuerungen miteinander verbunden werden müssen.
Oft sind herstellerspezifische Protokolle nur mit Geräten und Anwendungen desselben Herstellers kompatibel. Daher kann es in integrierten Systemen mit Geräten unterschiedlicher Hersteller zu Kompatibilitätsproblemen und hohem Integrationsaufwand kommen. OPC UA wurde entwickelt, um diese Probleme zu lösen, indem es eine einheitliche Kommunikationsschnittstelle für Geräte und Anwendungen unterschiedlicher Hersteller bereitstellt.
OPC UA betrifft nicht nur Automatisierungstechniker
Sie sollten sich mit dem Kommunikationsstandard befassen, wenn Sie in einer Rolle tätig sind, die die Übertragung, Erfassung oder Analyse von Daten in der industriellen Automatisierungstechnik betrifft. Dies betrifft insbesondere:
Systemintegratoren: Als Systemintegrator sind für die Integration von Geräten und Anwendungen unterschiedlicher Hersteller in ein einheitliches System verantwortlich. Der Standard kann Ihnen helfen, diese Integrationsaufgaben zu vereinfachen, indem es eine einheitliche Kommunikationsschnittstelle bereitstellt.
Automatisierungsingenieur: Als Automatisierungsingenieur sind Sie verantwortlich für die Konfiguration und Überwachung von Automatisierungssystemen. OPC UA kann Ihnen helfen, Daten zuverlässiger und sicherer in Systeme auf höherer Ebene der Automatisierungspyramide zu übertragen.
Entwickler: Als Entwickler sind Sie verantwortlich für die Entwicklung von Anwendungen, die in der industriellen Automatisierungstechnik eingesetzt werden. OPC UA kann Ihnen helfen, Ihre Anwendungen einfacher und sicherer zu integrieren, indem es eine einheitliche Kommunikationsschnittstelle bereitstellt.
IT-Manager: Als IT-Manager sind Sie verantwortlich für die Überwachung und Sicherheit von IT-Systemen. OPC UA kann Ihnen helfen, Daten in Ihren Automatisierungssystemen zuverlässiger und sicherer zu übertragen und eine bessere Überwachung und Kontrolle der Systeme zu ermöglichen.
- Einkäufer: Um in der Beschaffung zukunftssicher aufgestellt zu sein sollten Sie sicherstellen, dass bei neuen Investitionen in Maschinen und Anlagen Ihr Lieferant die Kompatibilität mit OPC UA garantiert und sicherstellt. Andernfalls müssen Sie damit rechnen in wenigen Jahren zusätzliche Kosten für eine Integration, z.B. mit anderen OT (z.B. SCADA Leitsystem) oder IT Systemen (z.B. MES) zu haben.
- Geschäftsführer: Auf strategischer Ebene ist OPC UA ein zentraler Baustein um die Entwicklung in Richtung Industrie 4.0 voranzutreiben. In vielen Fällen ist OPC UA Kompatibilität die Voraussetzung für strategische Initiativen und Projekte im Bereich Automatisierung und MES.
Insgesamt sollten Sie sich mit OPC Unified Architecture befassen, wenn Sie in einer Rolle tätig sind, die die Übertragung von Daten in der industriellen Automatisierungstechnik betrifft. Der Standard bietet eine einheitliche Kommunikationsschnittstelle, die Ihnen hilft, Daten zuverlässiger und sicherer zu übertragen und Ihre Integrations- und Überwachungsaufgaben zu vereinfachen.
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Nehmen Sie Kontakt mit uns auf – wir sprechen gerne kostenlos und unverbindlich mit Ihnen über Ihre Fragen und Ihren Anwendungsfall.
Weiterführende Informationen
Es gibt eine Vielzahl von Ressourcen, die weitere Informationen zu OPC UA bereitstellen. Hier sind einige Möglichkeiten:
OPC Foundation-Website: Die offizielle Website der OPC Foundation (www.opcfoundation.org) bietet eine umfassende Ressource zu OPC UA, einschließlich technischer Spezifikationen, Anwendungsbeispiele und Informationsbroschüren. Einen guten ersten Einblick bietet die Broschüre OPC-UA – Wegbereiter der 4. industriellen (R)evolution.
Fachbücher: Es gibt eine Reihe von Fachbüchern, die sich speziell mit OPC UA befassen und einen tieferen Einblick in den Standard sowie seine Anwendung in der industriellen Automatisierungstechnik bieten. Beispielsweise OPC Unified Architecture von Wolfgang Mahnke.
Online-Foren und Communities: Online-Foren und Communities wie das OPC UA-Forum und das einschlägige Subreddit bieten eine Plattform für Diskussionen und Fragen zu diesem Thema. Hier können Sie sich mit anderen Experten und Anwendern vernetzen und mehr über den Standard erfahren.
Schulungen und Konferenzen: Es gibt Schulungen und Konferenzen, die sich speziell mit OPC UA befassen und eine Gelegenheit bieten, mehr über den Standard und seine Anwendungen zu erfahren.
Praxisbeispiel
Um eine Maschine an ein OPC UA-System anzubinden, muss man folgende Schritte ausführen:
- Installieren eines OPC UA-Servers: Auf der Maschine muss ein Server installiert werden, der die Daten der Maschine bspw. für einen OPC UA-Client eines MES zur Verfügung stellt. Dies kann entweder durch den Maschinenhersteller oder einen Entwickler/Systemintegrator erfolgen.
Konfigurieren des OPC UA-Servers: Der Server muss konfiguriert werden, um die Verbindung zur Maschine und zum OPC UA-Client herzustellen. Hier müssen Informationen wie die IP-Adresse und der Port eingetragen werden.
Herstellen einer Verbindung: Nach der Konfiguration muss eine Verbindung zwischen dem OPC UA-Server und dem OPC UA-Client hergestellt werden. Hierfür kann eine gängige Netzwerkverbindung wie Ethernet verwendet werden.
Überwachen und steuern der Maschine: Sobald die Verbindung hergestellt ist, kann das System mit dem OPC UA-Client die Maschine überwachen und steuern. Hierfür werden Daten von der Maschine an den Server gesendet und dann an den Client weitergeleitet.
Integrieren von Anwendungen: Schließlich können eine Vielzahl an Anwendungen mit OPC UA-Clients integriert werden, um die Daten auszulesen und zu verarbeiten. Hier können beispielsweise Schnittstellen zu einer SCADA-Software oder einem ERP-System aufgebaut werden.
Zusammenfassend ermöglicht OPC UA die einfache und vor allem standardisierte Anbindung von Maschinen an ein Überwachungs- und Steuerungssystem.
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