Fabrikbetreiber, die Maschinen verschiedener Anbieter integrieren möchten, stehen heutzutage häufig vor dem Dilemma, dass eine einfache Kommunikation zwischen diesen Maschinen nicht möglich ist. Daher stellt der Integra-tionsprozess nach wie vor eine Herausforderung dar – ganz gleich, ob die Einrichtung eines neuen Werks bevorsteht oder ob neue Maschinen oder Anlagen in bestehende Infrastrukturen integriert werden sollen. Die betroffenen Manager fordern eine Standardisierung und für viele Akteure auf dem Markt lautet hier die logische Anwort OPC-UA.
Stefan Selke, Segment Manager Machine Building, Eaton
Ursprünglich ging es bei OPC-UA um die Erleichterung der M2M-Kommunikation. Inzwischen erstreckt sich der Einsatzbereich dieses Kommunikationsprotokolls jedoch auch auf andere Anwendungsbereiche. Zwar wurde OPC-UA mit seiner Client-Server-Architektur für die Smart-Factory-Kommunikation konzipiert, doch die nächste Generation des Protokolls – mit Publish/Subscribe-Funktionen – hält bereits Einzug. Die kommende OPC-UA-Version macht den Weg für die standardbasierte Cloud-Kommunikation frei. Somit fällt Anlagenbauern und Systemintegratoren die Wahl dieses Protokolls noch leichter, da so die Tür zur Industrie 4.0 weit offen steht.
Insbesondere kleine und mittelständische Anlagenbauer und Systemintegratoren haben in der Regel nicht die Mittel und Möglichkeiten, in sichere, leistungsfähige IoT- und Cloud-Technologie zu investieren. Herkömmlicherweise erfolgt die Überwachung einer weltweiten kundenübergreifenden Installationsbasis über ein Einwahlsystem, mit dem die benötigten Daten erfasst werden. Auf diese Weise lassen sich die Systembedingungen jedoch nicht effektiv überwachen. Erschwerend kommt hinzu, dass der Endkunde dem externen Zugriff auf sein lokales Netzwerk zustimmen muss. Wer das Potenzial von OPC-UA für die M2M- oder M2Cloud-Kommunikation nutzt, vereint alle Anlagenschnittstellen unter einer einzigen Architektur.
Alle Daten nahtlos erfassen
Eaton und T-Systems haben ihre Schlüsselkompetenzen gebündelt und so eine Plattform geschaffen, die Maschinen über die Cloud miteinander vernetzt. Auf der Basis von Microsoft Azure werden Daten aus allen Arten von Maschinen und Anwendungen nahtlos erfasst – gestützt von einer einheitlichen Architektur, die lediglich noch auf die individuellen Anforderungen abgestimmt werden muss. Die Daten werden sicher übertragen und gespeichert und können verschiedenen Benutzergruppen in benutzerdefinierten Dashboards bereitgestellt werden. Ob Fabrikleiter, Dienstleister oder Systemintegrator – jeder Subscriber erhält genau die Informationen, die er benötigt. Zudem gibt es eine zentrale sichere Kommunikationsverbindung von der Smart Factory zur Cloud. Alle berechtigten Benutzer greifen direkt auf die gespeicherten Daten zu, ohne die Firewall des Endbenutzers umgehen zu müssen.
Doch nicht immer werden Smart Factories quasi auf der grünen Wiese neu errichtet. Häufig geht es darum, neue Maschinen oder Anlagen in bestehende Infrastrukturen zu integrieren, die in vielen Fällen eine Kommunikation über das OPC-Protokoll nicht unterstützen. Dies sollte Fabrikbesitzer freilich nicht davon abhalten, ihre Installationsbasis nach den aktuellen Standards zu modernisieren. In solchen Fällen gibt es vielfältige Möglichkeiten für eine Aktualisierung der Anlagen, ohne dass die Steuerung der Anlage geändert werden muss, was Retrofit-Projekte schnell unrentabel macht. Indem z.B. einfach neue Visualisierungsgeräte oder -schnittstellen mit den erforderlichen Funktionen eingebunden werden, können auch vorhandene Maschinen oder Anlagen via OPC-UA mit der Cloud kommunizieren.
Bleibt noch die Frage: Ist es notwendig oder vorteilhaft, OPC-UA bis zur Komponentenebene zu nutzen? Bis dato ist Industrial Ethernet eine heterogene Angelegenheit. In einem Punkt herrscht jedoch Gemeinsamkeit: Unabhängig davon, welches Ethernet-Protokoll auf der Maschine installiert ist, liegt stets das gleiche Kommunikationsprotokoll zugrunde – TCP/IP. Somit ist das Protokoll mit OPC-UA kompatibel. Eine Möglichkeit zur Einbindung von OPC-UA besteht darin, modulare Cyber Physical Systems (CPS) mit dezentraler autonomer Steuerungsintelligenz einzusetzen, um die entsprechenden Funktionen innerhalb der Maschine auszuführen.
Schnell zu modularen Anlagen
Unterschiedliche Maschinen von unterschiedlichen Anbietern wären so mit diversen CPSs ausgestattet und können alle über dasselbe Protokoll kommunizieren. Es ist denkbar, dass künftig jede Anlage aus mehreren eigenständigen modularen CPSs besteht, die via OPC-UA direkt miteinander kommunizieren. Somit lassen sich Informationen zwischen einzelnen Anwendungen austauschen, ohne dass mehrere Gateways benötigt werden. Da OPC-UA die Kommunikationslücke bis hinunter auf die Maschinenebene schließt, verschwimmen die einst so klaren Trennlinien zwischen den einzelnen Stufen der Automatisierungspyramide. Dadurch eröffnen sich neue Möglichkeiten zu einer schnelleren und kosteneffizienteren Entwicklung modularer Anlagen. Durch die Zusammenarbeit mit zuverlässigen Partnern können Maschinen- und Anlagenbauer ihre Produkte auf unkomplizierte, ganzheitliche und sichere Weise IoT-fähig machen und die Vorteile der Modularität und Cloud-Services nutzen. ge
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