Was ist OPC UA?
Die Abkürzung OPC UA steht für „Open Platform Communications Unified Architecture“ und bezeichnet einen Interoperabilitätsstandard für den industriellen Datenaustausch. Entwickelt wurde er speziell für Anwendungen im Umfeld von Industrie 4.0 und dem Internet der Dinge. Im Unterschied zum klassischen OPC-Standard, der auf Windows-DCOM basierte und vor allem lokal eingesetzt wurde, ist OPC Unified Architecture plattformunabhängig, serviceorientiert und für den sicheren Einsatz über Netzwerke hinweg konzipiert. Der Standard ermöglicht eine skalierbare und geschützte Kommunikation zwischen verschiedensten Geräten und Systemen. An den Schnittstellen zwischen unterschiedlichsten Komponenten sorgt er für einheitliche Datenformate und Protokolle – und schützt die Kommunikation mit umfassenden Sicherheitsmechanismen.
Plattformunabhängigkeit:
Unabhängig von Hersteller, Betriebssystem oder technischer Umgebung ist eine standardisierte Kommunikation zwischen unterschiedlichen Systemen möglich. Die plattformunabhängige Architektur schafft die Grundlage für eine reibungslose Machine-to-Machine-Kommunikation und verbessert die Interoperabilität in industriellen Anwendungen.
Sicherheit:
Die zugrunde liegende Architektur setzt auf moderne Sicherheitsmechanismen. Verschlüsselung, Authentifizierung und Autorisierung sorgen dafür, dass Daten auch in offenen Netzwerken oder Cloud-Umgebungen zuverlässig geschützt sind. Unternehmen behalten so jederzeit die Kontrolle über den Datenzugriff und erfüllen wichtige Anforderungen an Datenschutz und IT-Sicherheit – insbesondere im Kontext von Industrie 4.0.
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Flexibilität und Skalierbarkeit:
Die auf einer Service Oriented Architecture (SOA) basierende Struktur unterstützt verschiedenste Transportprotokolle – darunter TCP/IP, HTTPS, MQTT oder auch OPC UA over TSN. Dadurch lässt sich der OPC UA Standard in unterschiedlichste Szenarien integrieren, vom klassischen Steuerungssystem bis zum modernen IoT-Device. Gleichzeitig ist die einfache Erweiterung durch neue Geräte oder OPC Clients möglich, ohne bestehende Strukturen zu beeinträchtigen.
Standardisierung:
Der OPC UA Standard wird von der OPC Foundation gepflegt und ist international anerkannt. Er sorgt für einheitliche Kommunikation und bietet dadurch langfristige Investitionssicherheit. Ergänzt wird er durch sogenannte Companion Specifications, die speziell auf einzelne Branchen zugeschnitten sind. Diese Erweiterungen basieren auf Information Modeling und ermöglichen eine klare, objektorientierte Beschreibung von Industriedaten – eine wichtige Voraussetzung für die Integration in moderne Industrie-4.0-Systeme.
Wie funktioniert die OPC UA-Kommunikation?
Die Datenübertragung erfolgt entweder über ein klassisches Client-Server-Modell oder ein Publisher-Subscriber-Prinzip (Pub/Sub). Beide Ansätze basieren auf einer serviceorientierten Architektur (SOA) und unterstützen eine flexible, skalierbare Integration in moderne Industrie-4.0-Umgebungen.
Client-Server Modell:
In diesem Modell übernimmt der Server die Rolle des Datenbereitstellers. OPC Clients können Informationen gezielt anfordern, schreiben oder abonnieren – etwa bei Datenänderungen, Zuständen oder Alarmen. Die Kommunikation erfolgt über standardisierte Dienste für Data Access, was eine zuverlässige und zeitnahe Reaktion auf Veränderungen im System ermöglicht. Dieses Verfahren eignet sich besonders für gezielte Anfragen und direkte Steuerungsaufgaben.
Publisher-Subscriber-Modell:
Hier sendet ein Publisher Daten aktiv an eine oder mehrere Subscriber, ohne dass eine direkte Abfrage erforderlich ist. Diese Struktur ist ideal für Anwendungen, bei denen Informationen in Echtzeit an viele Empfänger verteilt werden müssen – etwa in weit verzweigten Anlagen oder bei Machine-to-Machine-Kommunikation. Durch den Einsatz von OPC UA over TSN lässt sich dieses Modell auch für zeitkritische Anwendungen im Produktionsumfeld nutzen.
Wie lässt sich OPC UA für Datenintegration mit Industrie 4.0 und IoT-Anwendungen nutzen?
Es gibt mehrere typische Szenarien und Projektsituationen, in denen OPC UA an der Schnittstelle zwischen OT und IT zum Einsatz kommt:
1. Modernisierung von Bestandsanlagen durch OPC UA-Integration
Viele Maschinen und Geräte in Bestandsanlagen verfügen nicht über eine standardisierte OPC UA-Schnittstelle und verwenden stattdessen ältere Kommunikationsprotokolle oder proprietäre Schnittstellen. In Modernisierungsprojekten ist es oft notwendig, diese Maschinen und Geräte über OPC UA in innovative Lösungen zu integrieren, um die Vorteile von Industrie 4.0 und IoT-Anwendungen zu nutzen und eine effektive Datenintegration zu gewährleisten.
2. Effiziente Anbindung und Integration von OPC UA-Servern in modernen Anlagen
In modernen Anlagen sind viele Geräte bereits mit integrierten OPC UA Servern ausgestattet. Hier besteht die Herausforderung darin, die Anwendungen effizient, einfach und sicher mit einer Vielzahl von Datenquellen zu verbinden. Zusätzlich besteht oft der Bedarf, Anwendungen über weitverbreitete Standardprotokolle der IT-Welt, wie MQTT, auf Daten aus OPC UA-Servern zugreifen zu lassen.
3. Standardisierung und Integration durch Companion Specifications und OPC UA Informationsmodelle
In modernen Anlagen wächst der Bedarf an der Verwendung von Companion Specifications bzw. OPC UA Informationsmodellen. Diese standardisieren Schnittstellen für Geräte, Maschinen und Anlagen einschließlich semantischer Informationen und erleichtern deren Integration in innovative IoT-Lösungen, beispielsweise über „Unified Name Spaces“ (UNS).
Anpassung der OPC UA-Lösungen an individuelle Betriebsprozesse und Infrastrukturen
All genannten Anforderungen und Anwendungsszenarien können in der Regel mit Standardprodukten abgedeckt werden, die OPC UA unterstützen und projektspezifische Integrationsaufwände minimieren.
Da jedoch Anwender hinsichtlich Organisation, Betriebsprozessen und bestehender Infrastruktur variieren, können je nach Situation Docker-basierte Softwarelösungen, Windows-basierte Softwarelösungen oder Hardwarelösungen die beste Wahl sein, um eine OPC UA-basierte Datenintegrationslösung optimal an die jeweilige Organisation anzupassen.
Softing OPC UA Kompetenz und Portfolio
Dank unserer langjährigen Erfahrung in der OPC-Technologie und unserer engen Zusammenarbeit mit der OPC Foundation sind wir Ihr idealer Partner für die OPC-Datenintegration. Ob Bestands- oder Neuanlagen, ob für traditionelle Betriebsabläufe oder IT-getriebene und automatisierte Prozesse - Softing Industrial bietet geeignete Endkundenprodukte zur OPC UA-basierten Datenintegration.
Neben diesen Endkundenprodukten entwickelt und vermarkten wir Software Development Kits (SDKs) zur projektspezifischen Entwicklung von OPC UA Client- und Server-Komponenten. Diese können für Geräte- oder Software-Anwendungen genutzt werden. Wir nutzen diese SDKs auch bei der Entwicklung unserer OPC UA-basierten Endkundenprodukte. Von den dadurch erzeugten Synergien profitieren sowohl die Anwender der Endkundenprodukte als auch Nutzer der SDKs.
Ergänzend zu unseren Standardprodukten bieten wir ein umfangreiches Schulungs- und Dienstleistungsprogramm an, um unsere Kunden bestmöglich zu unterstützen.
Softing Produkte zur OPC UA Datenintegration
Windows-basierte OPC Server und Middleware dienen als Software-Schnittstellen, um Daten zwischen verschiedenen Systemen und Geräten auszutauschen. Die OPC-Server sammeln Daten von verschiedenen Geräten und stellen sie in einem einheitlichen Format zur Verfügung, während OPC-Middleware die Datenweiterleitung und -verarbeitung zwischen unterschiedlichen Systemen erleichtert.
Produkt: dataFEED OPC Suite
Integrationsplattformen zur Datenaggregation sammeln, kombinieren und fassen große Mengen an Daten aus verschiedenen Quellen zusammen. Auf diese Weise können Anwender die Daten an einem einzigen Punkt kontrollieren und sie einfach und sicher verwalten.
Produkte: Secure Integration Server, edge Aggregator
Docker-basierte OPC UA Softwarelösungen laufen als Container und bieten eine flexible und skalierbare Möglichkeit, OPC UA-Funktionalitäten zu nutzen.
Produkte: edge Aggregator, edgeConnectors, edgePlugs, smartLink SW-HT, smartLink SW-PN
OPC UA Software Development Kits (SDKs) bieten die notwendigen Tools und Bibliotheken, um Anwendungen zu entwickeln, die als OPC UA-Clients oder -Server fungieren können. Diese Anwendungen können Daten von verschiedenen Geräten und Steuerungen sammeln, verarbeiten und weiterleiten.
Produkte: OPC UA SDKs
Hardware-Gateways für den parallelen Netzwerkzugriff zur Steuerung eignen sich besonders für die Erweiterung bestehender Systeme. Sie stellen zusätzliche Kommunikationsmöglichkeiten über OPC UA bereit, ohne den Betrieb der Steuerung zu beeinträchtigen.
Produkte: smartLink Gateways
Hardware-Gateways für den direkten Zugriff auf Steuerungsdaten sind ideal für Anwendungen, die eine enge Integration und direkten Zugriff auf Steuerungsinformationen erfordern.
Produkte: edgeGate, ua Gates, eATM Manager Control Logix
Buxbaum Automation GmbH
0720 704560