Vom Standard zur praktischen Umsetzung

Bis diese Vision vollständig umgesetzt ist, sind allerdings noch weitere Schritte erforderlich. Während die C2C-Kommunikation bereits spezifiziert ist, werden die Erweiterungen für C2D und die direkte Kommunikation zwischen Feldgeräten weiterentwickelt. Zudem hängt die tatsächliche Interoperabilität von der Unterstützung gemeinsamer Profile, kompatiblen Implementierungen und entsprechenden Zertifizierungen ab. Dennoch zeichnet sich bereits ab, welche Bedeutung OPC UA FX für die Automatisierung haben kann: Die Kommunikation zwischen Steuerungen und Feldgeräten wird nicht länger primär durch separate, teilweise herstellerspezifische Protokollwelten bestimmt, sondern könnte künftig auf einer gemeinsamen, offenen Architektur basieren. Für Maschinenbauer und Anlagenbetreiber verspricht dies mehr Flexibilität, geringeren Integrationsaufwand und eine höhere Zukunftssicherheit ihrer Automatisierungslösungen.

IEC/IEEE 60802: Ein gemeinsames TSN-Profil

TSN stellt zahlreiche Mechanismen zur Verfügung, mit denen sich Ethernet-Netzwerke für deterministische Kommunikationsaufgaben nutzen lassen. Damit Geräte verschiedener Hersteller tatsächlich interoperabel sind, müssen diese Mechanismen jedoch nach einheitlichen Regeln eingesetzt werden. Hier setzt das gemeinsame TSN-Profil IEC/IEEE 60802 an. Die Norm definiert, wie die verschiedenen TSN-Mechanismen in industriellen Automatisierungsnetzwerken zusammenwirken sollen.

Dazu gehören insbesondere:

• Verfahren zurzeitsynchronisation
• Regeln für die zeitgesteuerte Datenübertragung
• Mechanismen zur Netzwerkkonfiguration
• Anforderungen an die Interoperabilität

OPC UA FX orientiert sich an diesem Profil und schafft damit die Voraussetzungen für eine herstellerübergreifende deterministische Kommunikation auf einer gemeinsamen Ethernet-Infrastruktur. Das Zusammenspiel von OPC UA FX und IEC/IEEE 60802 ist deshalb ein entscheidender Baustein auf dem Weg zu offenen industriellen Echtzeitnetzwerken.

Wachsendes Angebot an SDKs und Kommunikations-Stacks

Mit dem Fortschritt der Standardisierung wächst auch das Angebot an Implementierungen für OPC UA FX.Automatisierungshersteller, Softwareanbieter und spezialisierte Unternehmen entwickeln zunehmend Software Development Kits (SDKs) und Kommunikations-Stacks, die OPC UA PubSub und erste OPC UA FX-Profile unterstützen. Neben kommerziellen Produkten stehen dabei auch Open-Source-Lösungen zur Verfügung. Für Gerätehersteller, Systemintegratoren und Maschinenbauer ergeben sich daraus verschiedene Möglichkeiten. So können OPC UA FX-Kommunikationsfunktionen in Steuerungen und Feldgeräte integriert, interoperable Anwendungen entwickelt und neue Kommunikationskonzepte frühzeitig in Prototypen erprobt werden.Zwar befinden sich zahlreiche Implementierungen noch in der Weiterentwicklung. Mit der zunehmenden Stabilisierung der Spezifikationen wächst jedoch auch die Zahl verfügbarer Lösungen. Das ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg von der Standardisierung zur industriellen

Konformität und Zertifizierung als Voraussetzung

Für den industriellen Einsatz reicht eine standardisierte Schnittstelle allein nicht aus. Entscheidend ist, dass Geräte unterschiedlicher Hersteller zuverlässig miteinander kommunizieren und sich dabei entsprechend den Spezifikationen verhalten. Eine zentrale Rolle spielen deshalb Konformitätsprüfungen und Zertifizierungsverfahren. Die OPC Foundation entwickelt hierfür entsprechende Testwerkzeuge:Compliance Test Tool (CTT): Das Werkzeug dient der automatisierten Überprüfung von OPC UA FX-Implementierungen und deren Konformität zu den Spezifikationen.OPC UA Safety Compliance Test Tool (UASCTT): Dieses Testwerkzeug unterstützt die Prüfung sicherheitsgerichteter Kommunikationsfunktionen auf Basis von OPC UA Safety. Mit diesen Werkzeugen lassen sich Implementierungen systematisch überprüfen und mögliche Abweichungen frühzeitig erkennen. Zertifizierte Produkte sollen Anwendern die Sicherheit geben, dass Geräte unterschiedlicher Hersteller entsprechend den festgelegten Anforderungen zusammenarbeiten. Damit wird die Zertifizierung zu einem wesentlichen Faktor für die Akzeptanz und Verbreitung von OPC UA FX.

Nächster Schritt: Die vollständige Integration der Feldebene

Nachdem mit C2C eine wichtige Grundlage geschaffen wurde, richtet sich der Fokus der weiteren Entwicklung auf die Kommunikation zwischen Steuerungen und Feldgeräten. Im Mittelpunkt stehen dabei insbesondere die Anbindung von Frequenzumrichtern und Servoantrieben, dezentralen I/O-Systemen sowie Sensoren, Aktoren und Prozessgeräten. Hierfür müssen unterschiedliche Kommunikationsanforderungen berücksichtigt werden. Neben der zyklischen Echtzeitkommunikation für den Austausch von Prozessdaten spielen auch azyklische Dienste eine wichtige Rolle. Sie werden beispielsweise für die Konfiguration, Parametrierung und Diagnose von Geräten benötigt. Hinzu kommt die standardisierte Beschreibung des Geräteverhaltens und der verfügbaren Schnittstellen durch entsprechende Informationsmodelle. Ziel ist eine durchgängige Architektur, bei der nicht nur der Datentransport standardisiert ist, sondern auch die Funktionen und Eigenschaften der beteiligten Automatisierungskomponenten einheitlich beschrieben werden. Erst durch dieses Zusammenspiel wird eine umfassende herstellerübergreifende Interoperabilität möglich.

Ausblick: Vom Demonstrator zum industriellen Produkt

Die kommenden Monate dürften für OPC UA FX eine wichtige Entwicklungsphase markieren. Mit der fortschreitenden Standardisierung rückt der praktische Einsatz zunehmend in den Mittelpunkt. Zu den erwarteten Meilensteinen zählen die ersten zertifizierten OPC UA FX-Steuerungsprodukte sowie erweiterte Interoperabilitätsdemonstrationen, die neben C2C auch C2D und die Anbindung an Edge- und Cloud-Systeme einbeziehen. Darüber hinaus sollen OPC UA Companion Specifications stärker in praktische Demonstrationen integriert werden. Ein weiterer Entwicklungsschritt ist eine herstellerübergreifende Demonstratormaschine, die typische Produktionsszenarien abbildet und das Zusammenspiel unterschiedlicher Automatisierungskomponenten unter realitätsnahen Bedingungen zeigt. Parallel dazu werden die Arbeiten an der TSN-Standardisierung und den zugehörigen Zertifizierungsverfahren fortgesetzt. Insgesamt zeichnet sich damit ein Übergang ab: Während in den vergangenen Jahren vor allem die technischen Grundlagen und die Machbarkeit im Mittelpunkt standen, gewinnt nun die Umsetzung in industriell nutzbare Produkte und Systeme an Bedeutung.

Fazit: Eine gemeinsame Kommunikationsbasis für die Automatisierung

Bis zur vollständigen Integration der Feldebene mit OPC UA FX sind noch weitere Entwicklungs- und Standardisierungsschritte erforderlich. Die bisherigen Fortschritte, die wachsende Zahl an Implementierungen und die erfolgreichen Interoperabilitätsdemonstrationen zeigen jedoch, dass die Technologie zunehmend an Reife gewinnt. Damit rückt die Vision einer durchgängigen, herstellerunabhängigen Kommunikation vom Sensor bis in die Cloud ein entscheidendes Stück näher.

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