OPC UA ist reif für die Praxis

Sowohl in der Fertigungsindustrie als auch in der Prozessautomatisierung ist die Software-Schnittstelle OPC ein etablierter und anerkannter Standard im Bereich PC-basierter Automatisierungskomponenten. Hier hat sich vor allem der Standard OPC Data Access für den Zugriff auf aktuelle Prozessdaten etabliert. Immer häufiger wird dieser Standard auch in anderen Ebenen wie der Feldebene und in MES Anwendungen für den Informationsaustausch zwischen verschiedenen Systemen eingesetzt. Dabei ergeben sich zahlreiche neue Anforderungen, auf die die OPC Foundation mit einer neuen Architektur reagiert hat. Die Zusammenfassung heutiger OPC-Funktionalität wurde ergänzt mit Kernanforderungen wie Plattformunabhängigkeit und Skalierbarkeit. Das neue Design gewährleistet auch Zugriffssicherheit und Hochverfügbarkeit. Der Modellierung komplexer Daten und dem Austausch von Ereignismeldungen und Kommandos kommt eine besondere Bedeutung zu: Hiermit wird der Informationsfluss von klassischen Automatisierungssystemen bis hin zu Enterprise-Anwendungen durchgängig abgebildet. OPC Unified Architecture Die OPC Unified Architecture besteht aus verschiedenen Spezifikationen. Die ersten sieben dieser Spezifikationen definieren die gemeinsame Basis für alle Nutzer der Technologie. In den Teilen 8 bis 11 werden OPC-spezifische Informationsmodelle definiert. Bereits im Jahr 2006 wurden die Spezifikationen 1 bis 5 freigegeben und dienten vor allem als Grundlage für die weitere Erstellung von Informationsmodellen durch die OPC Foundation und andere Organisationen. Produkte konnten auf dieser Basis noch nicht freigegeben werden, da die Definition der OPC UA-Protokolle nur als Vorabversion (Draft) zur Verfügung stand. Dieses Vorgehen wurde bewusst gewählt, da Änderungsanforderungen für die Basisspezifikationen erwartet wurden. Feedback aus der Implementierung von Beispielcode, aus Security Reviews und aus der Spezifikation von weiteren Informationsmodellen wurde in den letzten beiden Jahren in die nun verfügbaren Spezifikationen eingearbeitet. Nach dieser intensiven Verifikation sind die OPC UA-Protokolle seit Mai 2008 in ihrer endgültigen Version eingefroren. Auf dieser Basis sind nun die ersten OPC-Produkte verfügbar. Die OPC UA-Spezifikationen 1 bis 8 wurden im August 2008 durch das Technical Advisory Council der OPC Foundation freigegeben. Im September 2007 hatte bereits der Prozess für die Freigabe von OPC UA als IEC Standard 62541 begonnen. Eine detaillierte Einführung zum Thema wird ab Januar 2009 mit dem Buch \“OPC Unified Architecture\“ zur Verfügung stehen. OPC UA Embedded Durch die Implementierung des OPC UA-Protokolls direkt auf einem Embedded-System können auch kleine Geräte direkt OPC sprechen. Es entfallen die heute notwendigen PC-Gateway-Lösungen, bei denen die Kommunikation zwischen Gerät und OPC-Server mit herstellerspezifischen Protokollen realisiert wird. So bietet etwa die Firma Beckhoff bereits OPC UA-Server auf ihren SPS-Systemen an. Weitere Hersteller arbeiten im Augenblick an entsprechenden Lösungen. Neben der Nutzung der plattformunabhängigen Kommunikationsmechanismen wird in diesem Bereich auch an der Standardisierung der Informationsmodelle gearbeitet. So wurde von PLCopen eine Arbeitsgruppe ins Leben gerufen, die ein OPC UA-Informationsmodell auf Basis der PLCopen-Standards definiert. Klassische OPC-Anwendungen Für bestehende OPC-Produkte ist es einfach, die heutige Funktionalität auch über die neue OPC UA-Schnittstelle anzubieten. So haben Siemens mit dem Produkt Simatic Net und Kepware mit dem Produkt KEPServerEx bereits entsprechende OPC UA Server auf dem Markt, die die klassische OPC DA-Funktionalität ersetzen. Unter den Scada-Systemen als typischen OPC Clients verwenden bereits Iconics mit Genesis64 und Certec mit atvise die OPC UA-Schnittstellen und entsprechende Informationsmodelle. Beide Produkte verwenden OPC UA nicht nur für die Integration von Prozessdaten, sondern auch für den internen Datenaustausch und die Konfiguration der Produkte. Engineering mit OPC UA Besonders großes Interesse besteht daran, OPC UA für das Engineering von Automatisierungslösungen einzusetzen. Wenn dieses Engineering aber mit Produkten von verschiedenen Herstellern möglich sein soll, ist hier die Definition von entsprechenden Informationsmodellen notwendig. Eines der ersten OPC UA-Informationsmodelle ist in der EDDL-Gruppe von verschiedenen Organisationen wie Profibus, Fieldbus Foundation oder Hart zur Konfiguration von Feldgeräten definiert worden. Wie die Konfigurationsinformationen für EDDL-Geräte und deren Diagnoseinformationen mit OPC UA übertragen werden, wurde in einer gemeinsamen Arbeitsgruppe zwischen OPC und EDDL definiert. Eine erste Implementierung dieses Standards ist bereits heute verfügbar. Die Grundkonzepte dieses Modells werden nun von der OPC Foundation in den Device Integration (DI) Standard übernommen. Darauf aufbauend wird in der Field Device Integration (FDI)-Arbeitsgruppe an einer standardisierten Gerätekonfiguration über OPC UA gearbeitet, die auf den Standards EDDL, FDT und OPC basiert. Eine weitere Arbeitsgruppe definiert auf Basis von DI ein Informationsmodell für Analysegeräte (ADI). Software für OPC UA-Entwicklung Für die Entwicklung von OPC UA-Produkten stehen SoftwareKomponenten in verschiedenen Entwicklungsumgebungen zur Verfügung. Die OPC Foundation stellt UA-Kommunikations-Stacks in .NET, ANSI C und Java bereit. Darauf aufbauende Software Development Kits (SDK) sind als Beispielcode für .NET bei der OPC Foundation verfügbar. Für Implementierungen mit ANSI C und C++ stehen SDKs von der Firma Unified Automation zur Verfügung. Ein Java-SDK wird parallel im Rahmen eines Forschungsprojekts in Finnland entwickelt. Diese Software-Komponenten und darauf aufbauende Produkte wurden innerhalb des letzten Jahres bereits auf mehreren Testveranstaltungen (Plugfest) erfolgreich getestet. Es wird somit frühzeitig eine Interoperabilität zwischen den verschiedenen Plattformen sichergestellt. Als wichtiger Baustein für Spezifikations-Konformität werden im Augenblick auch die neuen UA Compliance Test Tools der OPC Foundation entwickelt. Die ersten OPC UA-Produkte und die zahlreichen auf OPC UA aufbauenden Standardisierungsaktivitäten zeigen, dass für OPC UA nun der Roll­out in die Praxis stattfindet. Ein Blick auf den Messestand der OPC Foundation während der SPS/IPC/Drives dürfte sich also lohnen. Kasten: Ascolab GmbH Als eines der Gründungsmitglieder der UA-Arbeitsgruppe setzt Ascolab auf die neuen Möglichkeiten der OPC Unified Architecture, welche die Grenzen der heutigen COM-basierten OPC-Lösungen sprengen wird. Vor allem bei eingebetteten Systemen und bei Unternehmensanwendungen ergeben sich durch die neue OPC-Architektur erweiterte Einsatzmöglichkeiten. Die Ascolab GmbH bietet Entwicklungs- und Beratungsdienstleistungen für die OPC Unified Architecture an und kann dabei auf die Erfahrungen aus der Spezifikationsarbeit und den ersten Produktimplementierungen zurückgreifen.