OPC Unified Architecture, kurz OPC UA, ist eine standardisierte und sichere Lösung für die Maschinenkommunikation in der modernen Fabrikautomation. Der plattformübergreifende Standard basiert auf den Spezifikationen der OPC Foundation und wird nun von allen namhaften Herstellern von Maschinen und Systemen sowie von allen gängigen Steuerungsherstellern wie Siemens, Bosch Rexroth, Alan Bradley, Beckhoff, usw. unterstützt. Grundsätzlich definiert OPC UA das Übertragungsprotokoll für Prozessdaten basierend auf einer klassischen Client-Server-Architektur. Dieses Protokoll ermöglicht die Kommunikation von Controllern und Geräten, auch wenn diese unterschiedlich aufgebaut sind oder unterschiedliche Betriebssysteme verwenden.

HTML5 ist der aktuelle Standard in der Web-Technologie, welcher von allen gängigen Browsern unterstützt wird. Ein Schwerpunkt von HTML5 ist die Realisierung von umfangreichen Web-Anwendungen, sogenannter Web-Apps. Hierbei handelt es sich um die Darstellung interaktiver Web-Apps in einem Browser, die in Design und Interaktion genauso leistungsfähig sind wie etablierte Desktop-Anwendungen. Im Gegensatz zu diesen ist keine lokale Installation auf einem definierten Betriebssystem erforderlich. Sie werden über das Internet verteilt und in einem beliebigen Webbrowser ausgeführt. „Rich“ steht hierbei für die Vielzahl unterschiedlicher Multimedia-Formate für Bilder, Video und Audio, sowie für die umfangreichen Gestaltungsmöglichkeiten.

Ein Gateway zwischen der Welt der Automatisierung und einem beliebigen Web-Client

Was liegt näher, als diese beiden weit verbreiteten Standards zu kombinieren, beispielsweise in Form eines Gateways zwischen OPC UA und HTML5. Dieses Gateway ermöglicht den einfachen Austausch von Prozessdaten zwischen der Welt der Automatisierung und einem beliebigen Web-Client, beispielsweise zur Visualisierung dieser Daten oder zur Realisierung innovativer Industrie 4.0- und IoT-Szenarien auf dem Hallenboden. Dabei ergänzen sich viele Merkmale beider Standards in idealer Weise, wie im Folgenden beschrieben wird.

Hoher Datendurchsatz mit sicherer Verschlüsselung

Das Gateway zeichnet sich durch einen hohen Datendurchsatz in einer robusten, bewährten Architektur aus. Die Verarbeitung sehr großer Datenmengen ist möglich. Wie unsere Tests gezeigt haben, können mehrere tausend Prozessvariablen auf einer PC-Plattform nahezu in Echtzeit gespeichert, überwacht und angezeigt werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Daten verschlüsselt über Open-SSL weiterzuleiten, um vor unbefugtem Zugriff von außen zu schützen.

Dynamische HMI-Generierung auf Basis strukturierter Daten

Neben der reinen Datenübertragung bietet OPC UA auch die Möglichkeit, Prozessdaten als Objekte zu strukturieren und anzuzeigen. Strukturen, die zum Beispiel in einer Steuerung definiert sind, können über OPC UA bereitgestellt und vom Client abgefragt werden, um diese clientseitig als Objekte in einer Hierarchie anzuzeigen. Dies ermöglicht die dynamische Erzeugung einer Human Machine Interface (HMI) zur Laufzeit basierend auf diesen hierarchischen Objekten.

Austausch von Maschinendaten dank OPC UA Companion-Spezifikationen

Innerhalb von OPC UA ist es möglich, Prozessdatenobjekte als Modelle für den Datenaustausch zu definieren und herstellerübergreifend in sogenannten „OPC UA Companion Specifications“ zu standardisieren. Diese Modelle sind meist branchen- oder anwendungsspezifisch (z. B. packML, MTconnect usw.) und definieren den Inhalt (Semantik) der übertragenen Datenstrukturen und deren Bedeutung.

Dank OPC-UA und den Erweiterungen in Form von Begleitspezifikationen ist es möglich, Maschinendaten über Herstellergrenzen hinweg auszutauschen. Leider gibt es derzeit nur eine überschaubare Menge dieser Datenmodelle. Viele Industrieverbände wie der VDMA arbeiten derzeit jedoch an der Erweiterung von OPC UA durch Companion-Spezifikationen.

OPC UA 2 HTML5: ein einheitlicher Standard

Mit Web HMIs, wie sie mit der HMI / Scada Toolbox WebIQ erstellt werden können, können die Prozessdaten und Modelle der OPC-UA-Server direkt in einer Maschine oder in der Werkstatt abgerufen und mit HTML5 visualisiert werden.

Dank der universellen Verwendung von HTML5 auf allen Plattformen, von PCs bis zu mobilen Tablets und Smartphones, und in Verbindung mit OPC UA entsteht ein wirklich „einheitlicher Standard“, mit dem zukünftige I4.0-Lösungen bereits heute in der Produktion möglich sind.

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