Die Open Platform Communications Unified Architecture, kurz OPC UA, hat sich seit ihrer Veröffentlichung im Jahr 2008 zu einem fast unverzichtbaren Bestandteil des Industrial Internet of Things (IIOT) gemausert. 4 dedizierte Beiträge auf der HMI IoT Konferenz zum Thema OPC UA und Verweise in vielen weiteren Beiträgen, untermauern die Stellung, von OPC UA im IIOT.
OPC UA auf den Punkt gebracht
OPC UA ist ein protokoll-, plattform- und industrie-unabhängiges Framework für den Informationsaustausch im IIoT. Durch seine Sicherheit und Zuverlässigkeit hat sich OPC UA in der Prozessindustrie und Fabrikautomation als De-facto-Standard für den Transport von Daten zwischen Maschinen und Sensoren bis hin in die Cloud etabliert. Dabei ist OPC UA ist kein reines Transportprotokoll, sondern eignet sich auch zur
semantischen Informationsmodellierung und Selbstbeschreibung von Geräten und Messwerten.
OPC UA ist abstrakt und allgemein gehalten. Die Konkretisierung findet sich in begleitenden, branchenspezifischen Spezifikationen, den sogenannten Companion Specs. Beispiele hierfür sind UMATI für den Werkzeugmaschinenbau, OPC UA Robotics für den roboterbezogene Daten oder EUMABOIS für die Holzverarbeitende Industrie.
Zukunftssicherheit durch stetige Weiterentwicklung
Auf der HMI IoT Konferenz wurde deutlich, dass OPC UA ein lebendiger Standard ist, der kontinuierlich weiterentwickelt wird, um neu entstandene Anforderungen zu erfüllen. Beispiele für Weiterentwicklungen waren in der Vergangenheit der Sprung zu Betriebssystemunabhängigkeit, heute ist es der Ausbau verwendeter Kommunikationsmodelle und künftig die Unterstützung von prozesskritischen Hochgeschwindigkeitsdaten auf Shopfloor-Ebene.
OPC UA Pub Sub
Neben dem bisher verwendeten Client-Server-Modell, unterstützt OPC UA seit 2018 auch das Publish-Subscribe (PubSub) Kommunikationsmodell. PubSub ermöglicht zum einen leistungsfähigen Datenaustausch für Szenarien, die eine geringe Latenz und/oder Rechenleistung erfordern. Zum anderen schlägt PubSub die Brücke von der operativen Geräte Ebene hin zur direkten Kommunikation mit Cloud Anwendungen.
Bis auf die wenige Ausnahmen wie Microsoft Azure und Siemens (Mindsphere), wird OPC UA von Cloud Anbietern bisher stiefmütterlich behandelt. Dies liegt zum einem am bisher exklusiv verwendeten Client-Server-Modell, das effektiv ein Gateway (Software oder Hardware) für die Verbindung mit der Cloud erforderlich machte, zum anderen aber am Format selbst. JSON ist das bevorzugte Datenformat in der Cloud und einen Standard für die Übersetzung von OPC UA nach JSON gab es bisher nicht, sondern beschränkte sich auf proprietäre Lösungen. OPC UA Pub Sub ermöglicht nun eine direkte Verbindung mit der Cloud mittels der populären Kombination MQTT + JSON oder AMQP + JSON.
Field Level Communications
Der Fokus von OPC UA lag bisher auf der vertikalen Datenintegration, also von der Maschine bis ins ERP. Die Field Level Communications (FLC) Initiative ist nun mit dem Ziel angetreten, eine einheitliche und offene horizontale Kommunikation zwischen Geräten auf der Feldebene zu ermöglichen. Zentral ist dabei die Gewährleistung von durchgängiger Interkompatibilität zwischen Geräten und bis hin zur Cloud, sowie eine hohe Dienst- und Verbindungsgüte zwischen den Teilnehmern. Es werden hierbei auch komplexe Fälle berücksichtigt. Hierzu zählen High-Speed-Szenarien, die eine geringe Latenz erfordern oder komplexe Verbindungen zwischen 2 Teilnehmern mit einer Kombination aus Funk- und Drahtnetzwerken über mehrere Stationen hinweg.
Fazit
OPC UA ist ein etablierter Standard, der sich stetig weiterentwickelt und mit dem sich viele Anwendungsszenarien abbilden lassen. Die Offenheit, Sicherheit und Verlässlichkeit machen OPC UA zum unverzichtbaren IIOT Enabler, mit dem man für die Zukunft gerüstet ist.