Fachjournalist und Drehmoment-Host Robert Weber fragt sich, woher der Hype rund um OPC UA kommt. Im Podcastgespräch mit den drei Experten Stefan Hoppe, Präsident der OPC Foundation, Serdar Gökbulut und Dennis Jakobsen von Danfoss gewinnt er neue Erkenntnisse und fasst sie in sieben Antworten zusammen.
Kaum ein Industrieanwender kam in den letzten Monaten an einem Thema vorbei: OPC UA. In Fachmedien wurde der Siegeszug der Technologie verkündet und sogar das Ende der Feldbusse beschworen. Ein medialer Hype, der Stefan Hoppe von der OPC Foundation nicht so willkommen ist. „Wir sind nicht angetreten, haben die fünf besten Feldbussysteme analysiert und gesagt, wir wollen es jetzt noch besser machen. Das war nie die Initiative und die Stoßrichtung“, erklärt der Präsident der OPC Foundation. Er ist sich sicher: „Ich glaube, am Ende des Tages wird es dann doch fünf große Systeme geben. Das wird ein Ethercat sein, das wird ein Profinet sein, Ethernet IP, wahrscheinlich noch ein CC Link und ein OPC UA und da wird es dann Anpassungen des Marktes geben. Denn das entscheidet am Ende der Markt: Was braucht er? Wie teuer ist ein System? Wie schnell ist das konfigurierbar? Wie einfach ist das zu diagnostizieren? Wie teuer sind die Komponenten? Das ist ein ganzer Blumenstrauß an Anforderungen und Faktoren.“
OPC UA ist eine Technologie, kein Protokoll. Es ist ein Legobaukasten mit ganz vielen Legobausteinen, die viele Anwender als Framework betrachten. OPC UA bietet viele Puzzleteile, die es ermöglichen, Daten zu modellieren, zu standardisieren, Interfaces zu standardisieren, um damit dann standardisierte Daten auszutauschen, von kleinen Geräten auf der Sensorik-Ebene über alle Ebenen der SPS-Steuerung, der Scada Systeme, MES-Systeme, ERP-Systeme bis oben zur Cloud und natürlich wieder zurück und horizontal untereinander natürlich auch. Es gibt in verschiedenen Ebenen verschiedene Protokolle - ganz unten auf der Feldebene brauchen die Anwender harte Deterministik, da sind Feldbussysteme etabliert; oben drüber in der Cloud hat man eher MQTT. Und OPC UA ist eben kein Protokoll, sondern ist eine Möglichkeit, Daten auszutauschen, standardisiert über verschiedene Ebenen über diese verschiedenen Protokolle. Also über TCP, aber auch über MQTT.
Ja, Kunden wollen immer öfter Anwendungen basierend auf OPC UA, bestätigt Danfoss Ingenieur Serdar Gökbulut. Vor allem bei neuen Maschinengenerationen ist die Anforderung heute schon da, so der Experte. OPC UA wird eine Ergänzung zum Feldbus, davon ist er überzeugt. Heute wollen Kunden keine IO-Kommunikation zur ihrer SPS, sondern einen Datenaustausch. Und dafür ist OPC UA gut geeignet. Anwender wollen Daten visualisieren, Zustandsdaten abfragen und in der Cloud Modelle entwickelt. An dieser Stelle spielt OPC UA seine Stärke aus.
Danfoss arbeitet an der Implementierung der Technologie. Die einfache Anbindung von Feldgeräten wie Frequenzumrichtern an die Cloud bietet viele Chancen für Danfoss-Produkte und das Unternehmen kann neue Anwendungen und Services den Kunden anbieten. Spannend aus Sicht von Danfoss ist der Ansatz OPC UA TSN auf der Feldebene: Dezentrale Steuerungen von Frequenzumrichter zu Frequenzumrichter mittels Publish Subscriber Model sind dann möglich, prognostiziert Dennis M. Jakobsen von Danfoss. In Zukunft muss der Anwender dann nicht mehr über eine zentrale SPS gehen, um sechs Pumpen parallel zu betreiben. Die Pumpen entscheidend untereinander über die Lastverteilung.
„Nein, Danfoss will auf Gateways verzichten, denn diese Lösung verursacht zusätzliche Kosten“, erklärt Dennis M. Jakobsen von Danfoss. Er verantwortet die Forschung und Entwicklung rund um OPC UA. Die Technologie soll direkt im Antrieb, in der Firmware integriert werden. Zusammen mit dem ZVEI und anderen Unternehmen hat Danfoss dazu einen Demonstrator aufgebaut.
Stellen Sie sich vor, Sie haben zehn Roboter in Ihrer Fertigung, die zehn verschiedene Protokolle nutzen und zehnfach unterschiedliche Variablen beispielsweise in die Cloud schicken. Das erschwert es, ein KI- oder ML-Projekt zu starten. MQTT ist ein Kommunikationsprotokoll und kein Framework, liefert keine Semantik, hat aber seine Berechtigung, weshalb es beispielsweise als Teil von OPC UA für Cloud-Anbindungen eingesetzt werden kann. Warum ist denn aber eine Beschreibung der Daten so wichtig? Beispiel: Das ist ein schöner Jaguar. Die Architektur, das Framework verrät mir jetzt, was gemeint ist ‒ das Tier oder das Auto. OPC UA ist der UBS-Stecker für die Fertigung.
Wenn in der Fertigung OPC UA genutzt wird, dann haben die Daten einen implizit mitgelieferten semantischen Wert und der Anwender kann direkt Algorithmen auf die Daten loslassen. Die Ergebnisse spielt der Anwender dann zurück in das Informationsmodell und Partner sowie Dienstleister mit Berechtigung können dann weltweit darauf zugreifen.
Bei MQTT muss der Anwender sich immer um eine Transport Security kümmern, sie selber definieren. Bei OPC UA ist das anders. Die Technologie definiert einen Nachrichten-Frame, der eine Security End-to-End vom Sender bis zum Empfänger hat und der Anwender kann diesen einen Frame über verschiedene Transportmechanismen - auch MQTT - transportieren. Und das ist auch mit weiteren Protokollen erweiterbar.
Am Anfang wird OPC UA für Daten genutzt werden, für die Anbindung der Feldebene. Erst in einigen Jahren werden die Anwender erste Realtime Lösungen auf der Feldebene nutzen können.
Die Podcastfolge „OPC UA in der Antriebstechnik“ können Sie hier anhören und abonnieren. Wir wünschen eine informative Zeit!