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OPC UA: Vom Sensor bis in die Cloud

Die OPC Foundation arbeitet mit Nachdruck daran, OPC UA fit zu machen, für die durchgängige Kommunikation vom Sensor bis in Cloud. Den Status quo der laufenden Projekte erläutert Stefan Hoppe, Vice President der OPC Foundation, anlässlich der Hannover Messe.

Stefan Hoppe von der OPC Foundation Bildquelle: © Computer&AUTOMATION

Stefan Hoppe, Vice President der OPC Foundation, ist sich sicher: "OPC UA ist auf dem Weg zum Weltprotokoll für Maschinen!"

Herr Hoppe, zur SPS IPC Drives 2015 haben Sie angekündigt, die Themen Open Source und Publish/Subscribe für OPC UA anzugehen. Wie weit sind die Vorhaben gediehen?
Hoppe: Die Open-Source-Ankündigung ist bereits umgesetzt: Die C#- und Java-Sources auf GitHub stellen wir bereits zur Verfügung, die AnsiC-Version folgt. Die Öffnung war ein wichtiger Schritt um insbesondere die Evaluierung im IT-Bereich zu fördern.

Die Publish/Subscribe-Erweiterung der bestehenden Client-Server-Kommunikation ist für den optimierten Nachrichtenfluss in Sensor- und Cloud-Netzwerken äußerst wichtig. Die verantwortliche Arbeitsgruppe hierfür ist mit 42 namhaften Firmen sehr aktiv. Eine erste Umsetzung zeigen die Firmen Beckhoff, B&R, Bosch Rexroth, CAS, Honeywell, IBH-Softec, National Instruments, Real Time Automation, Sick, Softing und Unified Automation bereits auf der Hannover Messe 2016.

Sie haben Ende letzten Jahres auch eine Arbeitsgruppe ins Leben gerufen, die sich dem Time Sensitive Networking – kurz TSN – widmet. Wie ist dort der Status quo?
Hoppe: Die Kombination aus TSN und OPC UA weckt hohe Erwartungen! In dieser Arbeitsgruppe sind mehr ebenfalls als 40 Firmen aktiv, erfreulicherweise auch viele Firmen aus dem Netzwerkbereich, die bis dato nicht Mitglied der OPC Foundation waren – ich möchte in diesem Zusammenhang etwa Cisco nennen. Für eine Live-Demo auf der Messe war es allerdings noch zu früh. Das liegt vor allem daran, dass für TSN selbst die Standardisierung noch nicht komplett abgeschlossen ist. Erste Ergebnisse sind aber schon in die zugrundeliegende OPC-UA-PubSub-Spezifikation eingeflossen. Ein Schwerpunkt der Arbeitsgruppe ist es nun, die Anforderungen von OPC UA zur Konfiguration von TSN mit laufenden TSN-Standardisierungen abzustimmen – beispielsweise bei der  IEEE.

Auf der Pressekonferenz in Hannover war mit Thomas Hahn erstmals ein ­Siemens-Vertreter auf dem Sprecher-Podium vertreten, der die Unterstützung für OPC UA hervorhob. Welche Signalwirkung erwarten Sie sich hiervon?
Hoppe: Was vielen nicht bewusst ist: Siemens ist das europäische Gründungsmitglied der OPC Foundation, von Beginn an Mitglied im OPC Board und jährlicher Ausrichter des Interoperability Meeting in Nürnberg. Siemens hat auch intern intensiv  an der Integration der Technologie in die verschiedensten Produkte gearbeitet – Sie finden heute OPC UA schon in neun verschiedenen Gerätekategorien von Siemens, darunter auch in den Steuerungen S7 und in den Antrieben.

Mit Matt Vasey haben Sie jetzt das Unternehmen Microsoft in den Vorstand der OPC Foundation gewählt ...
Hoppe: … womit wir neben SAP einen weiteren bedeutenden IT-Anbieter im Board haben – und das ist wichtig. Denn: Die Technologie OPC UA ist zwar aus den Anforderungen im Bereich der Automatisierung entstanden, skaliert aber wunderschön vom Sensor bis in die IT- und Cloud-Welt und damit auch in andere Branchen. Die OPC Foundation zeigt damit, dass sie international besetzt ist, IT und Automation zusammenbringt und mit OPC UA als IEC-Standard auch international liefert. – Welche andere Organisation tut das noch?

Wie ernst ist es Microsoft mit dem OPC-Engagement?
Hoppe: Sehr ernst! Vordenker wie der Azure-Architekt Clemens Vasters haben frühzeitig erkannt, dass OPC UA mehr ist als ein Protokoll – eben ein komplettes Framework, welches industrielle Interoperabilität gewährleistet und zudem erweiterbar ist. Vasters ist seit zwei Jahren in der technischen OPC-UA-Core-Arbeitsgruppe und im Advisory Board und hat wesentlich mit seinem Wissen zu einer Erweiterung des OPC Stacks mit Pub/Sub beigetragen. Ergebnis ist: Microsoft hat nun als erster Cloud-Anbieter einen direkten OPC-UA-AMQP-Channel in der Cloud! Alle aktuell bestehenden und kommenden OPC-UA-Server können nach dem Stack-Update somit direkt AMQP in der Azure Cloud von Microsoft kommunizieren. In Summe liefert Microsoft mit dem Publisher, dem Fieldgateway & Relay und weiteren OPC-UA-Services für Visualisierung in der Cloud somit nun gleich vier strategische OPC-UA-Umsetzungen in die Azure Cloud – teilweise als Open-Source-Variante. Und nicht zuletzt stellt ­Microsoft ebenfalls in Open Source ­einen OPC-UA-Client als Windows-Universal-App zur Verfügung – der Client läuft also auf dem Windows10-Mobiltelefon und in der Hololense-Brille. Wer hätte damit gerechnet! OPC UA vom Sensor in die IT&Cloud-Welt ist also Realität und wächst damit zum sicheren USB-Stecker für Software heran – dem Weltprotokoll oder Esperanto für Maschinen!

OPC UA wird also ‚das‘ Weltprotokoll für Maschinen! DDS ist aus dem Rennen?
Hoppe: Es macht keinen Sinn, eine imaginäre Konkurrenz-Situation zu befeuern. In einem gemeinsamen Papier der OPC Foundation und der DDS-unterstützenden Object Management Group (OMG) haben wir jüngst beschrieben, dass OPC UA und DDS eigentlich in unterschiedlichen Branchen unterwegs sind – DDS eher in Medizin und Militär, OPC UA im Bereich Automatisierung mit all seinen Facetten. Es gibt nur wenige Anwendungsfelder, bei denen sich OPC UA und DDS überlappen – etwa im Bereich Energie, dort aber auch wiederum mit unterschiedlichen Anwendungen. Wir haben weiter beschrieben, wie eine Brückenfunktionalität die Applikationen aus beiden Welten mit ihren unterschiedlichen Anforderungen für gemeinsame Anwendungen zusammenführen kann. Im Wesentlichen sind das zwei Varianten: Ein Mapping von DDS-Objekten in den OPC-UA-Namensraum – so wie bei vielen andere Organisationen wie Profinet, Ethercat, Powerlink, CAN, Sercos, IO-Link, CC-Link schon erfolgt – oder durch die Erweiterung des OPC UA Pub/Sub neben UA-UDP, UA-AMQP auch mit einem potenziellen UA-DDS. In Summe zeigt dies doch wunderbar die technologische potenzielle Erweiterbarkeit des OPC-UA-Standards. Wie bereits gesagt: Microsoft hat diese Erweiterbarkeit frühzeitig erkannt und bereits in Produkten umgesetzt.

Es spricht übrigens nichts dagegen, auch MQTT als Pub/Sub in den OPC-UA-Stack zu integrieren, es muss sich nur ein Fürsprecher und Initiator finden. Und die Prophezeiung, dass es dazu kommen wird, ist nicht gerade spektakulär. Denn: Kleinste Sensoren, welche nur extrem wenige Kilobyte Ressourcen haben, können keinen vollständigen OPC-UA-Server hosten. Diese Geräte werden trotzdem direkt ein OPC-UA-kompatibles JSON – via AMQP oder MQTT – versenden, um nahtlos mit den bestehenden Gegenstellen zu reden. OPC UA liefert eben die Bedeutung der Daten inklusive der Zugangsberechtigungen und skaliert vom Sensor bis in die IT – auch über AMQP und vermutlich schon bald über MQTT.