Die OPC Foundation (OPCF) und die FieldComm Group (FCG) arbeiten zukünftig gemeinsam an der herstellerübergreifenden Interoperabilität von Feldgeräten für die Prozesstechnik auf der Grundlage von OPC UA und den Erweiterungen für die Feldebene (OPC UA Field eXchange). In diese Entwicklung werden Vorarbeiten aus beiden Organisationen einfließen. Damit soll sichergestellt werden, dass es zukünftig nur einen Standard geben wird. Ziel der gemeinsamen Entwicklung ist es, eine interoperable Schnittstelle zwischen SPS/DCS und Instrumentierungsgeräten bereitzustellen. Die Lösung soll verschiedene Branchen wie Öl & Gas, Chemie & Pharma, Energieerzeugung, Wasser & Abwasser und Zellstoff & Papier unterstützen.
Um diese Arbeit zu beginnen, wird eine OPC UA Instrumentation Working Group von der OPC Foundation unter der Leitung der Field Level Communications (FLC) Initiative gegründet. Die Teilnahme an der Arbeitsgruppe steht sowohl Mitgliedern der OPC Foundation als auch Unternehmensmitgliedern der FieldComm Group offen. In dieser Arbeitsgruppe sind viele namhafte Hersteller aus der Prozess- und Fabrikautomationsindustrie vertreten, um einen einheitlichen, weltweiten und abgestimmten Standard für OPC-UA-basierte Instrumentierungsgeräte zu gewährleisten.
Um die Interoperabilität von Instrumentierungsgeräten zwischen den Herstellern zu erreichen, wird die Arbeitsgruppe die OPC-UA-FX-Basisspezifikationen um die Definition von Schnittstellen und Verhaltensweisen ergänzen, die für diese Feldgeräte typisch sind, einschließlich:
allgemein verwendete Schnittstellen und Datentypen für die oben genannten Branchen, einschließlich der funktionalen Sicherheit,
spezifische Diagnoseinformationen für Instrumentierungsgeräte,
Betriebsarten von Instrumentierungsgeräten,
Zustandsautomaten und zeitliche Verhaltensmodelle für gerätespezifische Funktionen, wo erforderlich.
Die Spezifikation des Geräteprofils für die Instrumentierung wird PubSub verwenden und kann mit verschiedenen unterlagerten Kommunikationsprotokollen (z. B. UDP/IP) und Übertragungsphysiken (z.B. Ethernet-APL) kombiniert werden, um alle relevanten Anwendungsfälle in der diskreten Fertigung und der Prozessfertigung zu unterstützen, einschließlich funktional sicherer Instrumentierungsgeräte auf der Grundlage von OPC UA Safety und des deterministischen Datenaustauschs auf der Grundlage von Time-Sensitive Networking (TSN).
Das Instrumentierungs-Profil soll die gemeinsame Spezifikation OPC 30081/FCG TS10098 „OPC UA for Process Automation Devices – PA-DIM“ und andere Companion Specifications ergänzen. Die Arbeitsgruppe möchte dabei Überschneidungen mit anderen bereits veröffentlichten oder in der Entwicklung befindlichen Informationsmodellen vermeiden. Ein Beispiel dafür ist das Modell für „Labor- und Analysegeräte“ der LADS-Arbeitsgruppe.
Thoralf Schulz (ABB), Vorsitzender FCG, sagt: „Diese Zusammenarbeit bringt bisher getrennte Initiativen der beiden Organisationen zusammen und schafft die Grundlage für einen einheitlichen Standard. Dieser wird die Geräteintegration harmonisieren und gleichzeitig den Übergang bestehender Gerätetechnologien und ihrer Installationen in die Zukunft unterstützen. In Kombination mit dem FDI-basierten Gerätemanagement und dem Advanced Physical Layer (APL) für die Konnektivität der physikalischen Ebene ist dies ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zu einer harmonisierten Datenaustauschinfrastruktur, von der sowohl die Anwender der Prozessautomatisierung als auch die Anbieter von Prozessautomatisierungsprodukten und -lösungen profitieren werden.“
Thomas Hahn (Siemens), Vizepräsident der OPCF, ergänzt: „Digitalisierung braucht Interoperabilität. Interoperabilität braucht Standards. Die Erweiterung des OPC-UA-Frameworks um ein Informationsmodell für Instrumentierungsgeräte ist wichtig, um herstellerübergreifende Interoperabilität und eine gemeinsame Semantik zu gewährleisten. Keine einzelne Organisation kann dies alleine erreichen! Daher ist eine organisationsübergreifende Zusammenarbeit von entscheidender Bedeutung – von der Prozessautomatisierung bis zur diskreten Fertigung, vom Kunden bis zum Anbieter, vom Werkzeugmaschinenhersteller bis zum Lösungspartner und so weiter. Durch diese Zusammenarbeit wird ein wichtiger Schritt zur Erfüllung der Bedürfnisse unserer Kunden und der Industrie erreicht.”
“Die Erweiterung des OPC-UA-Frameworks um ein Geräteprofil für Instrumentierungsgeräte ist wichtig, um – in Kombination mit OPC UA Safety, Deterministic Communication, Motion und Ethernet-APL/SPE – herstellerübergreifende Interoperabilität und eine gemeinsame Semantik zu gewährleisten, nicht nur für die Anwendungsfälle Controller-to-Controller und Controller-to-Device in der Fabrik- und Prozessautomation, sondern auch zur Unterstützung von OPC UA als vollständig skalierbare Technologie vom Sensor über alle Ebenen bis hin zu MES/ERP und auch in die Cloud“, kommentiert Peter Lutz, Director FLC Initiative bei der OPC Foundation.
Initiative findet weitere Interessenten
Der Initiative von FieldComm Group und OPC Foundation werden sich weitere Organisationen anschließen. Diese Zusammenarbeit soll das Management von Feldgerätedaten für Endanwender optimieren und so die Integration in OT- und IT-Systemen vereinfachen. ISA100WCI, NAMUR, ODVA, PI, VDMA und ZVEI möchten gemeinsam mit der FCG sowie der OPC Foundation den Standard für das Geräteinformationsmodell PA-DIM für die Prozessautomatisierung weiterentwickeln.
Bereits seit 2017 haben FieldComm Group und OPC Foundation als ursprüngliche gemeinsame Eigentümer bei der Entwicklung von PA-DIM mit anderen Standardisierungsorganisationen und Anwendern zusammengearbeitet, um die PA-DIM-Spezifikation zu erstellen und die Anwendungsfälle und Anforderungen der Endanwender gemäß den NAMUR-Empfehlungen (NE175, NE 176) auch bekannt als NAMUR Open Architecture (NOA) umzusetzen. Die erste Version der Spezifikation wurde am 31. März 2020 veröffentlicht und enthält ein Informationsmodell und semantische Identifikatoren für gängige Gerätetypen der Prozessautomatisierung wie Druck, Differenzdruck, Temperatur, Füllstand, Durchfluss und Stellungsregler. Die aktuellen Aktivitäten innerhalb der Arbeitsgruppe konzentrieren sich auf die Erweiterung des Modells um Prozessanalysatoren.
Eigenschaften von PA-DIM
Das Process Automation Device Information Model ist eine Spezifikation, die die protokollunabhängige Übertragung gängiger Feldgeräteparameter einschließlich semantischer IDs gemäß IEC 61987 (Common Data Dictionary), unter Verwendung von OPC UA Informationsmodellierungstechniken ermöglicht. Die Eliminierung von Abhängigkeiten von spezifischen Kommunikationsprotokollen vereinfacht die Integration in IT- und OT-Systemen. Die Einbeziehung semantischer Geräteinformationen ermöglicht eine eindeutige Machine-to-Machine (M2M) -Kommunikation. Feldbusspezifische Implementierungen werden in den Adressraum des PA-DIM-Informationsmodells konvertiert. Produkte, die PA-DIM verwenden, können die in der NAMUR Open Architecture (NOA) definierten Anwendungsfälle wie “Automated as Built, Unique Identification, Device Dimensioning, Multivariable Possibility Check, Read Multivariable Process Values, Device Life Cycle Backup, Health Monitoring and Diagnosis” problemlos unterstützen.
