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TSN plus OPC UA: Spielball der Giganten

Rockwell Automation ist den "Shapern" beigetreten. Welche Auswirkungen könnte diese Entscheidung auf Siemens und vor allem auf die OPC Foundation haben? Rainer Brehm und Thomas Hahn ­erläutern die Standpunkte.

Roboter Nao Bildquelle: © Computer&AUTOMATION

Rockwell Automation ist jetzt dem Firmenverbund beigetreten, der TSN plus OPC UA als ‚die‘ durchgängige Kommunikationslösung über die gesamte Automatisierungspyramide hinweg sieht. Siemens will TSN ebenfalls über die gesamte Pyramide hinweg einsetzen, OPC UA allerdings bis dato nur bis herunter zur Controller-Controller-Ebene. Verändert der Schritt der US-Amerikaner jetzt vielleicht auch Ihre Einstellung?

Rainer Brehm: Was Siemens betrifft, so versuchen wir aus Marktsicht zu agieren. Und wir sehen aufgrund unserer ersten Implementierung, dass allein bei der Controller-Controller-Kommunikation und was die Companion Specs für die Interfaces betrifft, noch extrem viel zu klären und dementsprechende Aktivitäten umzusetzen sind. 

Thomas Hahn: Wenn wir es endlich schaffen, über Maschinen hinweg standardisiert zu kommunizieren – und auch die Anbindungen an die MES- und SCADA-Welt standardisiert hinbekommen – dann können wir über weitere Schritte nachdenken. Wir als Siemens und auch die OPC Foundation wollen uns auf diese Aufgaben – also bis herunter zu den Controllern – erstmal konzentrieren. 

Sowohl Rockwell Automation als auch Siemens sind ja Gründungsmitglieder der OPC Foundation und haben beide ein sehr gewichtiges Wort mitzureden, was die Marschroute der OPC Foundation betrifft. Wird die Entscheidung von Rockwell die Marschroute der OPC Foundation verändern? Sprich: Wird die Foundation jetzt OPC UA auch in der Feldebene propagieren? 

Rainer Brehm Bildquelle: © Computer&AUTOMATION

Rainer Brehm, Vice President for Automation ­Products and Systems bei Siemens: "Wir setzen uns dafür ein, das Thema OPC UA plus TSN bis runter zur ­Feldebene in einer Arbeitsgruppe der OPC Foundation ­voranzutreiben.”

Brehm: Dass ein Feldgerät über OPC UA Informationen zur Verfügung stellt, ist notwendig. Sprich, über azyklische Dienste werden diese Geräte mittels OPC UA adressierbar sein. Hierfür gibt es heute schon neben den OPC-UA-Mechanismen auch Companion Specs zum Beispiel für RFID-Sensoren. 

Die Shaper gehen aber einen Schritt weiter: Neben den azyklischen Diensten wollen sie synchrone Dienste über OPC UA in Kombination mit TSN fahren. Wir allerdings sagen: Soweit sind wir noch nicht! Wir fokussieren erst mal auf das Thema Controller-Controller und sehen uns neben den Kommunikationsmechanismen die Modellierung und Beschreibungen der Interfaces von Maschinen durch Companion Specs an. Eine Modellierung von Feldgeräten sollte dann auf diesen notwendigen Grundlagen basieren. Selbstverständlich berücksichtigen wir bei der Definition dieser Schritte soweit möglich die Randbedingungen und Anforderungen von weiteren Schritten.

Hahn: Wichtig ist, dass wir jetzt eine Konvergenz in puncto OPC plus TSN hinbekommen. Und Konvergenz betrifft nicht nur die Profile. Wir müssen erst einmal auf dem Layer 2 von TSN Konvergenz definieren und auch realisieren; wir müssen klären, wie man Traffic ins Netz einspeist, wie wir die Konfiguration halten – zentral oder dezentral – alles Themen die auch Auswirkungen auf die Geräte- und Chiphersteller haben. Es darf hier nicht zwei oder drei unterschiedliche Varianten geben, sonst ist der einheitliche Einsatz von TSN an einem ‚Kabel‘ nicht möglich! Deshalb unser Appell: Lasst uns erst mal auf Layer-2-Niveau zu einer Konvergenz kommen, bevor wir mit der Substitution der auf TSN lauffähigen Feldbus-Protokolle beginnen. 

Peter Hahn Bildquelle: © Computer&AUTOMATION

Thomas Hahn, Chief Expert Software bei Siemens, Vice President der OPC Foundation und Chairman des LNI 4.0: "Auf die OPC Foundation kommt ein enormes Auf­gaben-Spektrum zu. – Wir arbeiten mit Hochdruck ­daran, wie wir das ­stemmen können."

Brehm: Und schon der Layer-2-Prozess ist nicht zu verachten, wie unsere aktuellen Bemühungen innerhalb der Joint Working Group IEC/IEEE 60802 belegen. Dort laufen gerade Standardisierungs-Bemühungen mit der weltweiten Community, bei denen wir versuchen, die richtigen Schritte aus Automatisierungsmarkt-Sicht zu setzen. 

Wenn die Shaper jetzt aber – mit Rückenwind durch Rockwell Automation – das Thema OPC UA plus TSN in der Feldebene forcieren und damit in Wettbewerb zu den etablierten Feldbussen gehen …

Brehm: ... dann sollte man diese Aktivitäten unter dem Dach der OPC Foundation aufhängen! Da gehen wir mit den Shapern d‘accord. Letztlich sollte die OPC Foundation für alles, was das Bundle OPC plus TSN betrifft, der Platz sein, wo die Diskussionen geführt werden. Dort sitzen schon lange die Kompetenzträger der Firmen zusammen, das ist eine anerkannt offene Community. Die Zukunft von OPC UA plus TSN wird nur erfolgreich unter einem gemeinsamen OPC-Dach.
 
Wie steht es um die weiterführenden Aufgaben: etwa die notwendigen Geräte-Zertifizierungen? Kann die OPC Foundation das organisatorisch überhaupt stemmen? Sollten vielleicht die Feldbus-Organisationen hierfür mit eingebunden werden?

Hahn:
Intern sind bei der OPC Foundation alle Mechanismen vorhanden, um schnell weitere Arbeitsgruppen gründen zu können, soweit diese sinnvoll sind. Einer Skalierung steht gar nichts im Wege. Und dann noch eine Anmerkung zu TSN: Unter dem Dach der OPC Foundation trifft sich heute schon die OPC-UA-over-TSN-Gruppe mit mehr als 80 Teilnehmern – dort ist der Platz, gemeinsam auch die weiteren Aufgaben mit weiteren Partnern voranzutreiben …

Brehm: … dabei sind noch wichtige Fragen zu klären: Inwieweit würden sich Firmen in einer OPC Foundation zusammentun, um in einer Task Force gewisse Feldbus-Dienste zu definieren? Und: Will man existierende Infrastrukturen nutzen oder neue aufbauen?

Läuft der Lebenszyklus der Feldbus-Organisationen damit jetzt langsam aus? 

Hahn: Das sehen wir nicht. Die PNO, die ODVA und andere haben nicht umsonst Kooperationsabkommen mit der OPC Foundation geschlossen … 

Brehm: …und wir sehen auch kein Ende von Profinet. Wir sehen viele Applikationen, wo Profinet gut passt und viele Fälle wo Profinet auf TSN noch besser passt! Wir bringen jetzt also Profinet auf die nächste Stufe, machen es zukunftssicher mit TSN und sorgen für eine umsichtige Migration zu TSN-basierenden Standards. Ergänzend wird es natürlich Anwendungsfälle geben, bei denen OPC UA plus TSN besser passt – und dementsprechend können wir uns vorstellen, eine solche Lösung auch anzubieten. 

Die PNO und die OPC Foundation haben eine gemeinsame Arbeitsgruppe zu Safety unter Nutzung von Profisafe aufgesetzt und über OPC UA mit beziehungsweise ohne TSN zu betreiben. Lässt sich diese Lösung als ‚einzige‘ quasi Standard-Safety-Lösung durchsetzen, zumal ja wichtige Features wie etwa der Pub/Sub-Mechanismus bei Profisafe fehlen?

Hahn: Von der PNO kam das Signal: Wir würden gern Profisafe zur Verfügung stellen und die OPC hat gesagt: ok! Im Januar haben wir eine Working Group einberufen, die Profisafe im Umfeld von OPC beleuchtet. Diese Gruppe läuft bereits erfolgreich!

Brehm: Profisafe ist das wohl etablierteste Safety-Profil für die Gerätekommunikation weltweit. Wenn man im Rahmen von OPC UA eine Konvergenz aus Anwendersicht anstrebt – sowohl auf Controller-Controller-Niveau als auch in der Feldebene – dann wäre es ja sinnvoll, auf Profisafe zurückzugreifen. Wir arbeiten aktiv an diesem konkreten Schritt für mehr Durchgängigkeit. Da Client/Server heute verfügbar ist, gehen wir das natürlich zuerst an, Pub/Sub auch über TSN wird gleich folgen, die Notwendigkeit ist unbestritten. 

Wie schnell ist generell mit Produkten für TSN plus OPC UA zu rechnen? 

Brehm:
Die Frage ist ja, bis wann wird TSN im Markt eine notwendige Masse haben! Die Antwort hängt stark vom Thema Standardisierung ab. Aber um Breite zu erlangen, brauchen Sie auch ein Ökosystem – sprich: viele Hersteller, die TSN anbieten. Sie brauchen Ventil-Inseln, sie brauchen Sensoren und Antriebe. Und dazu brauchen Sie die entsprechenden Chips und die entsprechenden Protokolle. Ein Bauchgefühl wäre: Wenn es extrem schnell geht – drei Jahre, wahrscheinlicher sind aber vier bis fünf Jahre. Letztendlich wird es der Mehrwert von TSN und OPC UA für den Kunden sein, welcher die Geschwindigkeit bestimmen wird.