Die Erweiterungen von OPC UA für die Feldebene werden in der OPC Foundation durch die Field Level Communications (FLC) Initiative koordiniert und vorangetrieben. Dazu wurden insgesamt zehn technische Arbeitsgruppen eingerichtet, in welchen insgesamt über 270 Experten aus mehr als 65 Mitgliedsfirmen der OPC Foundation engagiert sind. Das Steering Committee der FLC Initiative umfasst insgesamt 24 Firmen, darunter alle großen Automatisierungshersteller. So sollen die folgende Nutzen realisiert werden:
1. Einheitliche Kommunikation vom Feld bis zur Cloud
- Durchgängige Kommunikationslösung – zwischen Sensoren/Aktoren, Steuerungen und IT- und Cloud-Systemen.
- Wegfall proprietärer Feldbusprotokolle, geringerer Integrationsaufwand.
2. Interoperabilität & Herstellerunabhängigkeit
- Geräte unterschiedlicher Hersteller können standardisiert miteinander kommunizieren.
- Plug-and-Produce-Funktionalität durch semantische Selbstbeschreibung der Geräte.
3. Integrierte Sicherheit In der Intralogistik ist die Maximierung der Lagerkapazität entscheidend. Kompakte Sensoren spielen dabei eine Schlüsselrolle: Höchste Leistung in kompakter Bauform schafft mehr Platz für die Ware, denn die Technik macht sich klein. ‣ weiterlesen
Intralogistik: Neue Baumer ToF-Sensoren machen sich klein
- OPC UA FX integriert Security-Mechanismen auf Transport- und Applikationsebene (Verschlüsselung, Signierung, Authentifizierung).
- Funktional sichere Kommunikation über OPC UA Safety.
4. Deterministische und echtzeitfähige Kommunikation
- Unterstützung von Ethernet-Technologien, inkl. Time-Sensitive Networking (TSN) für eine deterministische Übertragung
- Auch für harte Echtzeit- und Safety-Anwendungen (z.B. Motion Control, Robotik) geeignet.
5. Semantische Informationsmodelle
- Maschinen mit deren Steuerungen und Feldgeräten beschreiben sich selbst über standardisierte Informationsmodelle.
- Erleichtert Engineering, Diagnose, Wartung und Datenanalyse.
6. Vereinfachtes Engineering & Lifecycle Management
- Einheitliche Konfigurationstools dank standardisierter Geräte-Modelle.
- Automatisierte Geräteintegration und -austausch.
7. Zukunftssicherheit & Standardisierung Digitale Souveränität in der Automation: Fraunhofer IOSB-INA entwickelt einen KI-Assistenten für die SPS-Programmierung. ‣ weiterlesen
Automatisierung neu gedacht
- OPC UA FX wird von der OPC Foundation gemeinsam mit führenden Automatisierungsherstellern entwickelt
- Langfristig international standardisiert (IEC62541 + Erweiterungen).
Bislang lag der Schwerpunkt der FLC Initiative auf dem Use Case Controller-to-Controller (C2C). Aktuell arbeiten die technischen Arbeitsgruppen mit Hochdruck an entsprechenden Spezifikationserweiterungen für die Use Cases Controller-to-Device (C2D) und Device-to-Device (D2D), welches auf den Grundkonzepten von C2C aufsetzt.
Status OPC UA FX für C2C
OPC UA FX ist in Bezug auf Controller-zu-Controller (C2C) auf einem stabilen Pfad zur Marktreife. Die Spezifikationsbasis ist gefestigt. Das letzte Maintenance Release V1.00.03 der UAFX-Spezifikation wurde im Juli veröffentlicht. Alle Spezifikationen (OPC UA Parts 10000-80 bis 10000-84) sind durch Prototypen verschiedener Hersteller, sowie Plugfests bzw. Interoperabilitätstests validiert worden. Demonstratoren mit Steuerungsprototypen verschiedener Hersteller zeigen bereits den praktischen Nutzen von plattformübergreifender, latenzarmer Kommunikation. Zudem steht mit dem Compliance Test Tool (CTT) der OPC Foundation und entsprechenden Erweiterungen für UAFX ein Testwerkzeug zur Verfügung, mit welchem die UAFX-Funktionalität auf ‚Herz und Nieren‘ getestet werden kann. Das CTT stellt auch die Basis für das Compliance Programm der OPC Foundation dar, welches im November 2024 gestartet wurde.
Erweiterungen für C2D und D2D
Damit OPC UA FX das Ziel erreicht, eine durchgängige Kommunikationsarchitektur von der Steuerung bis zur Feldebene zu sein, müssen zusätzlich zu C2C die Anwendungsfälle Controller-to-Device (C2D) und Device-to-Device (D2D) abgedeckt werden. Damit sollen dann zukünftig etwa dezentrale I/Os, Servoantriebe, Frequenzumrichter und auch Feldinstrumente nahtlos an entsprechende überlagerte Steuerungen an- bzw. eingebunden werden können. Der Mehrwert: einheitliche Schnittstellen, automatische Konfiguration, sowie semantische Konsistenz über Ebenen hinweg. Die technischen Arbeitsgruppen der FLC Initiative arbeiten aktuell an den dazu notwendigen Spezifikationserweiterungen. Dabei ist hilfreich, dass auf den bereits vollständig spezifizierten und verabschiedeten OPC UA FX Grundkonzepten aufgesetzt werden kann. Dies erleichtert auch die Umsetzung von Geräteprototypen, da es bereits verschiedene kommerzielle Stacks/SDKs gibt, welche die UAFX-Funktionalität beinhalten und aktuell bereits in UAFX-Steuerungen zu Einsatz kommen. Des Weiteren wächst in der OPC-Community das Interesse an interoperablen Embedded-Plattformen mit UAFX-Fähigkeit – zur Vorbereitung auf den Schritt in Richtung C2D/D2D-Kommunikation. So wird auf der SPS 2025 ein neuer Demonstrator präsentiert, in dem das Zusammenspiel von verschiedenen OPC UA FX befähigten Embedded-Plattformen mit einer überlagerten Steuerung und – parallel dazu – einer AIoT-Edge-Anwendung gezeigt wird. Ziel ist es, die Skalierbarkeit und Durchgängigkeit von UAFX bis in den Gerätebereich zu demonstrieren und frühe Umsetzungen von C2D/D2D in Experimentieraufbauten zu unterstützen, auch als Basis für die OPC UA FX Prototypaktivitäten. Für den Demonstrator wurden OPC UA FX Kommunikationsstacks verschiedener Anbieter auf verschiedene Evaluierungsboards portiert, welche mit unterschiedlichen Betriebssystemen (u.a. RT-Linux, FreeRTOS, Zephyr) ausgestattet sind.
Fazit und Zusammenfassung
In Summe lässt sich sagen: Für C2C ist OPC UA FX heute technisch reif und mit stabiler Spezifikationsbasis auf dem Weg zur Marktreife. Zudem ist der Markt zunehmend interessiert: Einige Hersteller haben bereits angekündigt ihre Steuerungssysteme so auszustatten, dass sie UAFX-C2C unterstützen. Mit der beginnenden Integration in Embedded-Plattformen, dem geplanten Demonstrator auf der SPS 2025 und ersten Projekten im Umfeld von Feldgeräten rückt die Vision näher, eine einheitliche, semantisch konsistente Kommunikationsinfrastruktur im Markt zu etablieren, welche von der Feld- bis zur Cloud-Ebene skaliert und von allen großen Automatisierungs- und IT-Herstellern unterstützt wird.
