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OPC-UA-Kommunikation auf Feldebene

OPC Field Level Communications Initiative erreicht wichtigen Meilenstein
OPC-UA-Kommunikation auf Feldebene

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Die Interoperabilitätsdemo mit Komponenten von insgesamt 20 Herermöglicht einen herstellerübergreifenden Datenaustausch über OPC UA und die Erweiterungen für die Feldebene, OPC UA FX Bild: OPC Foundation

Drei Jahre nach ihrem Start hat die Field Level Communications (FLC) Initiative der OPC Foundation den zweiten Release Candidate der OPC-UA-FX-(Field Exchange)-Spezifikationen fertiggestellt und den Review- und Freigabeprozess für diese gestartet. Darüber hinaus wurde eine Multi-Vendor-Demo für die OPC-UA-Kommunikation auf Feldebene mit Steuerungen und Netzwerkinfrastrukturkomponenten von 20 Unternehmen realisiert, um die herstellerübergreifende Interoperabilität zu demonstrieren.

Der Release Candidate der Field Level Communications Initiative besteht aus vier Spezifikationsteilen (Parts 80–83) und konzentriert sich auf die Kommunikation zwischen Automatisierungskomponenten zum Austausch von Prozess- und Konfigurationsdaten unter Verwendung von OPC UA Client/Server und PubSub Erweiterungen in Kombination mit Peer-to-Peer Verbindungen und Basisdiagnose:

  • Teil 80 (OPC 10000–80) gibt einen Überblick und führt in die grundlegenden Konzepte der Nutzung von OPC UA für die Kommunikation auf Feldebene ein.
  • Teil 81 (OPC 10000–81) spezifiziert das Basis-Informationsmodell und die Kommunikationskonzepte, um die verschiedenen Anwendungsfälle und Anforderungen der Fabrik- und Prozessautomatisierung zu erfüllen.
  • Teil 82 (OPC 10000–82) beschreibt Netzwerkdienste, wie z.B. Topologieerkennung und Zeitsynchronisation.
  • Teil 83 (OPC 10000–83) beschreibt die Datenstrukturen für den Austausch von Informationen, die für das Offline-Engineering mithilfe von Deskriptoren und Deskriptor-Paketen benötigt werden.

Herstellerübergreifende Interoperabilitätsdemo

Für die diesjährige SPS in Nürnberg wurde eine herstellerübergreifende Interoperabilitätsdemo realisiert, die Komponenten von insgesamt 20 Herstellern – darunter die weltweit größten Automatisierungsanbieter – kombiniert, um einen herstellerübergreifenden Datenaustausch über OPC UA und die Erweiterungen für die Feldebene, OPC UA FX, zu ermöglichen. Der Schwerpunkt der Interoperabilitätsdemo liegt auf der horizontalen Kommunikation zwischen Automatisierungskomponenten, d.h. der Controller-to-Controller (C2C)-Kommunikation. Mit den UAFX-Erweiterungen sind die Steuerungen in der Lage, über UAFX Connections und PubSub Mechanismen Prozessdaten mit anderen Steuerungen auszutauschen. In der Demo selbst werden die Prozessdaten über UDP/IP über kabelgebundenes Ethernet oder Ethernet TSN sowie in Kombination mit einer 5G-Funkverbindung ausgetauscht.

Konfiguration und Vernetzung über UAFX Connection Manager

In der Demo fungieren die Controller als UAFX Publisher und/oder UAFX Subscriber, die über UAFX Connections Daten austauschen. Die Konfiguration und Vernetzung der Controller erfolgt über sogenannte UAFX Connection Manager, die entweder in den Controller integriert oder als externe Softwarekomponente implementiert sind. Die verwendeten Connection Manager wurden von Siemens und Unified Automation implementiert. Die Überwachung aller Steuerungen erfolgt in Echtzeit über ein zentrales Dashboard, das den jeweiligen Status, ausgewählte Prozessdaten und weitere Informationen aus dem UAFX-Asset-Information-Modell der Automatisierungskomponenten visualisiert.

Teilnehmer an der Demo sind die Hersteller: ABB, Beckhoff, Bosch Rexroth, B&R, Emerson, Festo, Honeywell, Hirschmann/Belden, Huawei, Kuka, Mitsubishi, Moxa, Omron, Phoenix Contact, Rockwell Automation, Schneider Electric, Siemens, Unified Automation, Wago und Yokogawa.

Relevante Aspekte für die Kommunikation auf Feldebene

Zwei zusätzliche Demos wurden implementiert, um zwei äußerst relevante Aspekte für die Kommunikation auf Feldebene zu beleuchten: Erstens eine Multi-Vendor-Demo zur Demonstration des deterministischen Transports in einem konvergenten Netzwerk auf der Basis von OPC UA über TSN unter Verwendung der UAFX-Erweiterungen mit einem direkten Layer-2-Mapping zur Optimierung der Effizienz für hochleistungsfähige Echtzeitanwendungen. Zweitens der Prototyp eines Safety Testing Tools, das für das entwicklungsbegleitende Testen und die Zertifizierung von OPC UA Safety Geräten auf Basis der neuen OPC UA Safety Spezifikation, die nun auch PubSub und UAFX unterstützt, eingesetzt werden soll.

Peter Lutz, Director Field Level Communications der OPC Foundation sagt: „Wir freuen uns über die Fortschritte, die unsere Arbeitsgruppen in den letzten Monaten trotz Covid-19 und den damit verbundenen Einschränkungen gemacht haben. Die Fertigstellung des zweiten Release Candidate und einer beeindruckenden Multivendor-Live-Demo ist ein großer Erfolg, denn die Spezifikationen sind nun ausgereift, so dass der Review-Prozess durch die Mitglieder gestartet werden konnte.“ Weitere Informationen über die OPC Foundation gibt es unter www.opcfoundation.org.


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