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Das Kommunikationsmodul Anybus CompactCom IIoT Secure wickelt die Buskommunikation (zum Beispiel über Profinet oder EtherNet/IP) und die OPC-UA-Kommunikation ab.

Bild: HMS Industrial Networks

OPC-UA-Kommunikation Kompressoren im Digitalisierungsprozess sichtbar machen

21.04.2022

Wie praktisch wäre es, wenn alle Aspekte einer industriellen Applikation beleuchtet und optimiert werden könnten? Dessen hat sich ein Hersteller angenommen, um Geräte aus ihrem Schattendasein zu holen.

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Kompressoren leisten einen wichtigen Beitrag in der Fertigung. Dennoch führen sie ein Schattendasein. Da die Mehrheit der Kompressoren keine Datenverbindung zu übergeordneten Scada-, MES- oder ERP-Systemen hat, sind sie dort auch nicht sichtbar. Doch die Digitalisierung bringt es mit sich, dass alle Komponenten innerhalb der Produktion in den übergeordneten Systemen vertreten sein sollen.

Einerseits geht es darum, anhand der Informationen ein besseres Verständnis über die Anwendung selbst zu erlangen. Andererseits sollen Rückschlüsse über die Kompressorleistung möglich werden. Der Energieverbrauch soll optimiert, Leckagen schnell erkannt werden. Letztlich ist die Auswertung der Informationen auch Basis für eine vorausschauende Wartung, um Instandhaltungsprozesse und die Verfügbarkeit der Kompressoren zu optimieren.

Direkter Draht nach oben

Während Feldbusse wie Profibus, Profinet oder Modbus für die horizontale Vernetzung und den zyklischen Austausch von Fertigungsdaten auf Feldebene genutzt werden, setzt sich für die vertikale Vernetzung mit der IT-Ebene mehr und mehr OPC UA durch.

OPC UA nutzt strukturierte und standardisierte Informationsmodelle, um ein Fertigungssystem abzubilden. Es werden nicht nur die „nackten“ Daten zur Verfügung gestellt, sondern auch deren Bedeutung und Kontext. Für Kompressoren gibt es zum Beispiel die „Compressed Air System“ Companion-Spezifikation, die ein generisches, herstellerunabhängiges Informationsmodell beschreibt. Damit wird Anlagenbetreibern die Integration dieser Geräte deutlich erleichtert.

Um Risiken für die Produktion über diese neuen Kommunikationskanäle auszuschließen, werden Gerätehersteller auch im Hinblick auf eine sichere Datenübertragung vor neue Herausforderungen gestellt. Überlegungen zur Cybersicherheit sind daher von Anfang an bei der Integration einer OPC-UA-Schnittstelle zu berücksichtigen.

OPC-UA-Kommunikation leicht gemacht

Die Kernkompetenz von Geräteherstellern liegt in der Regel auf der Funktionalität der eigenen Geräteserie. Bei der Integration einer OPC-UA-Schnittstelle kommen sie im Vergleich zur Eigenentwicklung mit einer einbaufertigen Kommunikationslösung meist schneller zum Ziel. Gleichzeitig profitieren sie von deren Flexibilität und Skalierbarkeit. Regelmäßige Firmware-Updates der OPC-UA-Schnittstelle, auch im Hinblick auf neue Sicherheitsanforderungen, reduzieren für den Gerätehersteller außerdem den Aufwand für das Productlifecycle-Management.

Als einer der führenden Anbieter von industriellen Kommunikationslösungen kann HMS auch Gerätehersteller bei der Implementierung einer OPC-UA-Schnittstelle unterstützen. Für die Produktreihe Anybus CompactCom, eine Familie von embedded Kommunikationsschnittstellen, wurde ein IIoT-Secure-Modul entwickelt, das sowohl Feldbus- als auch OPC UA- und MQTT-Protokolle integriert. Das Modul unterstützt die OPC-UA-Informationsmodelle, um die Daten des Geräts gemäß der definierten Companion-Spezifikation abzubilden.

Hersteller, die bereits ein Anybus-Modul für die Buskommunikation einsetzen, haben übrigens nur einen geringen Aufwand, um Daten über OPC UA und MQTT zu übertragen, da die Software-Schnittstelle zwischen dem Modul und dem Applikationsprogramm des Gerätes standardisiert ist.

Sichere Schnittstelle

Das Thema Cybersicherheit spielte bei der Entwicklung eine zentrale Rolle: Das IIoT-Secure-Modul verfügt über eine sichere Verwaltung der Zertifikate, die für verschlüsselte IIoT-Datenverbindungen (OPC UA & MQTT) verwendet werden. Ein dedizierter Sicherheits-Chip speichert vertrauliche Daten wie zum Beispiel private Schlüssel und stellt sicher, dass nur signierte Software vom Hersteller HMS verwendet wird (root of trust).

Damit bietet HMS Kompressorherstellern eine einfache und schnelle Möglichkeit, ihre Geräte auch ohne Expertenwissen OPC-UA-fähig zu machen. Und in einem Markt, in dem das Thema OPC-UA-Anbindung gerade mal in den Startlöchern steht, kann das ein entscheidender Wettbewerbsvorteil sein. Auch im Hinblick auf eine zukunftssichere Lösung. Denn HMS versteht sich als Technologiepartner, der seine Kunden langfristig begleitet.

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  • Kompressoren im Digitalisierungsprozess sichtbar machen.

    Bild: HMS Industrial Networks

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