TSN und OPC UA - Status Quo

Multi-Vendor Demo feiert Premiere

Peter Lutz
Peter Lutz: „Unsere Vision wird zusehends Realität: OPC UA soll die einheitliche und herstellerunabhängige Industrie-Interoperabilitätslösung in der Fabrik- und Prozessautomatisierung werden.“
© OPC Foundation

Drei Jahre nach ihrem Start hat die Field Level Communications (FLC) Initiative der OPC Foundation jetzt den zweiten Release Candidat fertiggestellt – eine Multi-Vendor Anlage belegt die Fortschritte.

Über 320 Experten aus mehr als 65 Unternehmen waren an der Entwicklung der Spezifikationen beteiligt, die mit OPC UA FX (Field eXchange) bezeichnet werden.

»Damit haben wir einen wichtigen Meilenstein erreicht, um den Anwendungsbereich von OPC UA auf die Feldebene zu erweitern und die Vision der OPC Foundation umzusetzen. Nämlich OPC UA als einheitliche und herstellerunabhängige Industrie-Interoperabilitätslösung in der Fabrik- und Prozessautomatisierung zu etablieren, die komplett vom Feld bis in die Cloud skaliert«, sagt Peter Lutz, Director Field Level Communications bei der OPC Foundation.

Diese  Fortschritte der Initiative sollte jetzt erstmals auf der SPS in Nürnberg der Öffentlichkeit präsentiert werden. Peter Lutz: »Wir haben eine Multi-Vendor Demo, in der Steuerungen und Netzwerkkomponenten von 20 Herstellern – unter Beteiligung der größten Automatisierungshersteller der Welt – miteinander kombiniert werden, um mittels OPC UA FX konfigurierte Prozessdaten über OPC UA auszutauschen.«

Der Fokus der Interoperabilitäts-Demo liegt auf der horizontalen Kommunikation zwischen Steuerungen, also der Kommunikation von Controller-to-Controller. Mit den UAFX-Erweiterungen sind die Steuerungen in der Lage, Prozessdaten mit anderen Steuerungen mittels UAFX Connections und PubSub-Mechanismen auszutauschen. In der Demo selbst erfolgt der Prozessdatenaustausch über UDP/IP mittels kabelgebundenem Ethernet beziehungsweise Ethernet TSN sowie in Kombination mit einer 5G-Funkstrecke.  

Messe Demo
Erstmals zu sehen: Die Messe-Demo, die am Beispiel einer Flaschenabfüllanlage den Einsatz von OPC UA bis hinunter in die Feldebene umsetzt. Steuerungen verschiedener Hersteller übernehmen hierbei unterschiedliche Teilaufgaben - Reinigen, Abfüllen, Verschließen und Etikettieren von Flaschen - und tauschen untereinander Prozess- und Echtzeitdaten aus.
© OPC Foundation

In der Demo agieren die Steuerungen als UAFX Publisher und/oder UAFX Subscriber, welche über UAFX Connections Daten austauschen. Die Zusammenschaltung der Steuerungen erfolgt über sogenannte UAFX Connection Manager, die entweder in die Steuerung integriert oder als externe Softwarekomponente ausgeführt sind. Die verwendeten Connection Manager wurden von den Firmen Siemens und Unified Automation implementiert.

Per zentralem Dashboard lassen sich alle Steuerungen in Echtzeit überwachen sowie die jeweiligen Zustände, ausgewählte Prozessdaten und weitere Informationen aus dem UAFX Asset Informationsmodell visualisieren.

Beteiligt an der Controller-to-Controller Messedemo sind die Hersteller ABB, Beckhoff, Bosch Rexroth, B&R, Emerson, Festo, Honeywell, Hirschmann/Belden, Huawei, Kuka, Mitsubishi, Moxa, Omron, Phoenix Contact, Rockwell Automation, Schneider Electric, Siemens, Unified Automation, Wago, Yokogawa.

Gesonderte OPC UA over TSN Demo

Deterministische OPC UA Kommunikation über Standard-Ethernet: Dieses Ziel verfolgt eine gesonderte `OPC UA over TSN´ Demo, die sich dem Workflow im Zusammenspiel von UAFX Controllern mit TSN-Switches verschiedener Hersteller widmet. Zum Einsatz kommt in dieser Demo ein direktes Layer 2 Mapping, welches in einer hohen Protokolleffizienz für anspruchsvolle Automatisierungsanwendungen resultiert. »Wir zeigen hiermit zum einen das im RC2 spezifizierte `Network-only´ TSN, bei denen die Steuerungen mit VLAN-Tagging arbeiten und über eine deterministische Netzwerkinfrastruktur kommunizieren«, sagt Lutz und ergänzt: »Gleichzeitig geben wir ein Ausblick auf `Plug-and-Produce´ TSN, welches eine intelligente und flexible Vernetzung über ein konvergentes Netzwerk ermöglicht -  auf Basis des zukünftigen Standards IEC/IEEE 60802.«

Die Safety Spezifikation steht

Fortschritte vermeldet der Direktor auch in punkto Safety: »Wir haben jetzt eine überarbeitete OPC UA Safety Spezifikation fertiggestellt, die neben Client/Server nun PubSub und somit auch UAFX unterstützt. Damit haben nun erstmalig den Prototyp eines OPC UA Safety Test-Tools mit dabei, welches sich für entwicklungsbegleitende Tests und die Zertifizierung von OPC UA Safety Geräten einsetzen läßt.«


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