Der Datenaustausch zwischen den verschiedenen Welten der Automatisierungspyramide ist mit OPC UA kein Problem.

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Universeller Datenaustausch Neue Hardware-Plattform: OPC UA als Brücke für Sensordaten

15.03.2018

Die digitale Vernetzung der industriellen Produktion mit der Informationstechnologie ist das zentrale Nervensystem der intelligenten Fabrik von morgen. Eine neue Hardware-Plattform sorgt dafür, dass die Daten von Aktuatoren und Sensoren aufbereitet auf die IT-Ebene gelangen. Die Brücke zwischen den Welten führt über das offene Kommunikationsprotokoll OPC UA.

Die Ära von Industrie 4.0 bedeutet: Das Team, mit dem AS-Interface zusammenspielt, wird in Zukunft aus deutlich mehr Playern bestehen. Denn in der intelligenten Fabrik von morgen ist es nicht nur die übergeordnete Steuerung, die sich für die Daten von Aktuatoren und Sensoren interessiert. Angesichts der rasant zunehmenden Vernetzung der industriellen Produktion mit der Informationstechnologie treten plötzlich eine ganze Reihe zusätzlicher Adressaten auf den Plan.

Und ganz gleich, ob sie an eine SPS oder einen Diagnose-PC, an ein Bedien­panel oder einen Webserver, an einen lokalen Analyse-Server oder zur weiteren Analyse in eine Cloud geschickt werden: Die Daten der Aktuatoren und Sensoren bilden die Basis für alles, was auf den nächsten Ebenen passiert. Sie müssen also gleichzeitig zur Verfügung stehen, aber sie werden unterschiedlich genutzt. Auf der untersten Ebene bietet sich deshalb im Hinblick auf Geschwindigkeit und Robustheit die binäre, einfach strukturierte Übertragung per Feldbus an. Weiter oben spielt indes nicht mehr die Zeit, sondern eher die Menge der Daten eine entscheidende Rolle. Außerdem müssen für die höheren Ebenen aus den Daten durch Hinzufügen einer entsprechenden Semantik Informationen werden, die sich im Gesamtkontext optimal interpretieren lassen.

Universell mit OPC UA

Um den Datenaustausch von unten nach oben trotz der immer komplexeren Anforderungen so einfach, effizient und verlässlich wie möglich zu gestalten, bietet sich die Integration einer zusätzlichen Schnittstelle an. Bei der Wahl des Kommunikationsprotokolls hat sich Bihl+Wiedemann an den Anforderungen der Anwender orientiert. In zahlreichen Gesprächen kristallisierte sich OPC UA als Lösung heraus. „Sollte sich in Zukunft noch ein weiterer Standard etablieren, werden wir darauf natürlich sofort reagieren“, sagt Geschäftsführer Jochen Bihl. „Aber im Moment wünscht sich der Markt ganz klar OPC UA – und das erscheint uns sowohl aus technologischer wie aus strategischer Sicht auch absolut sinnvoll.“

Als universelle, standardisierte Cross-Plattform-Schnittstelle erfüllt OPC UA schon heute sämtliche Anforderungen, die sich in der intelligenten Fabrik von morgen stellen: Sie ermöglicht den Datendurchgriff über alle Ebenen, die Vernetzung von Komponenten unterschiedlicher Hersteller sowie die Analyse, Verarbeitung und Darstellung der Daten auf unterschiedlichsten Devices wie Smartphones oder Tablets. Darüber hinaus gewährleistet sie die problemlose Anbindung an gängige Enterprise-Resource-Planning- und Cloud-Systeme wie SAP und Microsoft Azure.

Für den Anwender bietet das eine ganze Reihe von Mehrwerten. Dank der standardisierten Datenübertragung an alle seine Maschinen- und Anlagenteile erspart er sich das aufwändige Zusammenstückeln oder Umwandeln von Daten. Das gilt sowohl für die horizontale Inte­gration etwa bei der Vernetzung verschiedener Werke weltweit wie auch für die vertikale Integration von der Aktor- und Sensorebene über die Steuerungs- und Produktionsleitebene bis hinauf zur Manufacturing-and-Execution-Ebene und schließlich zur Unternehmensplanung.

Auswertung: Server oder Cloud

Für die Nutzung der gelieferten Daten von Aktuatoren und Sensoren gibt es in Zeiten von Industrie 4.0 nahezu unbegrenzte Möglichkeiten. So kann die Überwachung über einen längeren Zeitraum dabei helfen, Schwachstellen oder Unregelmäßigkeiten in Prozessen und Produktionen zu finden. Durch die Auswertung auf einem lokalen Server oder in der Cloud lassen sich Parameter zur Werkzeugabnutzung erfassen und automatisch korrigieren – eventuell sogar im laufenden Prozess. Intelligente Algorithmen erlauben auf den höheren Ebenen auch Big-Data-Analysen: zum Beispiel im Hinblick auf die Relation zwischen Lebensdauer und Kosten von Werkzeugen verschiedener Hersteller, auf die Optimierung des Produktionstakts und des Ressourcenverbrauchs oder auf die frühzeitige Planung von Service-Einsätzen.

Die OPC-UA-Schnittstelle, die sukzessive in alle Bihl+​Wiedemann-Geräte integriert wird, unterstützt den Anwender außerdem bei der Umsetzung innovativer IoT-Strategien. Und natürlich ist auch für effektive IT-Security gesorgt. Ein sauberes Verschlüsselungskonzept mit RSA oder AES ermöglicht den Aufbau einer hochwirksamen Kryptografie-Infrastruktur in der jeweiligen Fabrik. Zusätzliche Sicherheit bringt eine Besonderheit der Geräte von Bihl+​Wiedemann, in denen die verschiedenen Netzwerkschnittstellen physisch getrennt sind. Dies erschwert nicht nur den Durchgriff von einem Netzwerk zum anderen, es erleichtert gleichzeitig die Segmentierung der einzelnen Systeme.

Bildergalerie

  • Datenaustausch in der Zukunft: OPC UA als offenes Kommunikationsprotokoll kann sowohl über die Feldbusschnittstelle als auch über die Diagnoseschnittstelle der Gateways verwendet werden.

    Bild: Bihl+Wiedemann

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