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    OPC UA-Expertise

    Technologien, Produkte und Dienstleistungen für eine sichere und zuverlässige Datenintegration

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Was ist OPC UA? Grundlagen und Begriffe einfach erklärt

OPC UA steht für Open Platform Communications Unified Architecture. Es handelt sich um einen Interoperabilitätsstandard für den industriellen Datenaustausch. OPC UA wurde speziell für Anwendungen im Umfeld von Industrie 4.0 und dem Internet of Things (IoT) entwickelt.

Der alte OPC-Standard basierte auf Windows DCOM und war vor allem für den lokalen Einsatz gedacht. OPC UA dagegen ist plattformunabhängig, serviceorientiert und für eine sichere Kommunikation über Netzwerke entwickelt.

Der Standard ermöglicht eine skalierbare und sichere Kommunikation zwischen einer Vielzahl von Geräten und Systemen. Er sorgt an den Schnittstellen verschiedener Komponenten für einheitliche Datenformate und Protokolle. Gleichzeitig schützt er die Kommunikation mit umfassenden Sicherheitsmechanismen.

Vorteile für eine vernetzte und sichere Industriekommunikation

Plattformunabhängigkeit

Plattformunabhängigkeit

Systeme können standardisiert miteinander kommunizieren – unabhängig von Hersteller, Betriebssystem oder technischer Umgebung. Die plattformunabhängige Architektur ermöglicht eine direkte Maschine-zu-Maschine-Kommunikation. Dadurch verbessert sich die Zusammenarbeit verschiedener Systeme in industriellen Anwendungen.

Sicherheit

Sicherheit

Die Architektur nutzt moderne Sicherheitsfunktionen. Daten werden durch Verschlüsselung, Authentifizierung und Autorisierung geschützt – auch in offenen Netzwerken oder der Cloud.

Unternehmen behalten die Kontrolle über den Zugriff und erfüllen dabei wichtige Regeln für Datenschutz und IT-Sicherheit.

[Translate to Deutsch:] Flexibility and scalability

Flexibilität und Skalierbarkeit

Die Service-Orientierte Architektur (SOA) von OPC UA ist die Basis für eine flexible und modulare Kommunikation. Sie nutzt standardisierte Schnittstellen für den Austausch von Daten und Diensten und ist unabhängig vom Transportprotokoll.

Unterstützt werden viele Protokolle wie TCP/IP, HTTPS, MQTT und OPC UA über TSN. So können verschiedene Geräte und Systeme problemlos zusammenarbeiten – von älteren Steuerungen bis zu modernen IoT-Geräten.

Das strukturierte und skalierbare Design macht es einfach, neue Geräte oder OPC-Clients einzubinden, ohne bestehende Systeme zu beeinträchtigen. Dadurch bleibt die Lösung langfristig anpassbar und schützt Investitionen.

Standardisierung

Standardisierung

Der OPC-UA-Standard wird von der OPC Foundation gepflegt und ist weltweit anerkannt. Er gewährleistet eine standardisierte Kommunikation und bietet damit langfristige Investitionssicherheit.

Er wird durch Companion Specifications ergänzt – Erweiterungen, die speziell auf einzelne Branchen zugeschnitten sind. Sie basieren auf Informationsmodellierung und ermöglichen eine klare, objektorientierte Beschreibung von Industriedaten – eine wichtige Voraussetzung für die Integration in moderne Industrie-4.0-Systeme.

Flexible Kommunikationsmodelle für unterschiedliche industrielle Anforderungen

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). Das heißt, die  Software besteht aus mehreren kleinen, spezialisierten Diensten, die über ein Netzwerk zusammenarbeiten. Das ermöglicht eine flexible, skalierbare Integration in moderne Industrie-4.0-Umgebungen.

Client-Server Modell

In diesem Modell stellt der Server die Daten bereit. OPC Clients können Informationen gezielt anfordern, schreiben oder abonnieren – etwa bei Datenänderungen, Zuständen oder Alarmen.

Die Kommunikation läuft über standardisierte Data-Access-Dienste. Das bedeutet, dass verschiedene Systeme nach einheitlichen Regeln auf Daten zugreifen können. Neue Messwerte oder Statusänderungen werden so schnell erkannt und lassen sich direkt für Anfragen oder Steuerungsaufgaben nutzen.

Abbildung zeigt, wie die OPC-Kommunikation im Client-Server-Modell funktioniert

Publisher-Subscriber-Modell

Hier sendet ein Publisher Daten aktiv an eine oder mehrere Subscriber, ohne dass eine direkte Abfrage nötig ist. Dieses Modell eignet sich besonders für Echtzeitanwendungen mit vielen Empfängern - z.B. in großen Anlagen oder bei Machine-to-Machine-Kommunikation.

Durch den Einsatz von OPC UA over TSN lässt sich dieses Modell auch für zeitkritische Anwendungen in der Produktion nutzen.

Das Bild zeigt, wie die OPC UA Kommunikation im Publisher-Subscriber Modell funktioniert

Wie unterstützt OPC UA die Datenintegration Industrie 4.0 und IoT-Anwendungen?

Die folgenden Beispiele zeigen typische Einsatzszenarien von OPC UA Kommunikation an der Schnittstelle zwischen OT und IT.

1. Modernisierung von Bestandsanlagen durch OPC UA-Integration

Viele ältere Maschinen arbeiten noch mit proprietären Schnittstellen oder veralteten Protokollen.Um sie in moderne IT-Umgebungen einzubinden, eignen sich Retrofit-Lösungen, die bestehende Steuerungen digital zugänglich machen.

Dazu gehören Hardware-Gateways, die Steuerungen über OPC UA oder MQTT direkt mit übergeordneten Systemen verbinden. Ebenso Softwarelösungen wie die dataFEED OPC Suite von Softing, die ältere Anlagen über Windows-basierte Server integrieren – ganz ohne Eingriff in die Maschinenhardware.

2. Effiziente Anbindung und Integration von OPC UA-Servern in modernen Anlagen

Immer mehr Geräte in modernen Anlagen sind bereits mit einem integrierten OPC UA-Server ausgestattet. Die eigentliche Aufgabe liegt heute darin, diese Datenquellen einfach, sicher und effizient zu integrieren.

Mit OPC UA können Maschinendaten zentral gesammelt werden. Diese Daten lassen sich dann über bekannte IT-Protokolle wie MQTT an Cloud-Plattformen oder Analyseanwendungen senden. So entstehen skalierbare IoT-Architekturen, die den Datenaustausch zwischen Produktion und IT-Systemen vereinfachen. Das ist wichtig für mehr Transparenz und Effizienz in der vernetzten Fertigung.

3. Standardisierung und Integration durch Companion Specifications und OPC UA Informationsmodelle

Mit zunehmender Digitalisierung wächst der Bedarf an einheitlichen Schnittstellen und semantischer Datenbeschreibung. Companion Specifications und OPC UA Informationsmodelle bieten die Grundlage für konsistente Geräte- und Maschinendaten.

Diese Standardisierung erleichtert die Integration in IoT-Plattformen, zum Beispiel über Unified Name Spaces (UNS), und sorgt für eine zukunftssichere Datenarchitektur.

Flexible Integrationsansätze für unterschiedliche industrielle Umgebungen

Die Integration industrieller Daten muss zu den bestehenden Prozessen sowie zur IT- und OT-Infrastruktur eines Unternehmens passen. Standardsoftware deckt viele Anforderungen ab und erleichtert die Implementierung. Für spezielle Einsatzszenarien stehen unterschiedliche technische Ansätze zur Verfügung:

  • Containerbasierte Softwarelösungen – für flexible und skalierbare Anwendungen in modernen IT-Architekturen
  • Windows-basierte Systeme – bewährt in klassischen Produktions- und Unternehmensumgebungen
  • Hardwarelösungen mit offenen Schnittstellen – für den direkten Zugriff auf Maschinen- und Steuerungsdaten im Shopfloor

Diese Varianten ermöglichen eine skalierbare, sichere und zukunftsfähige Datenkommunikation – eine wichtige Grundlage für Industrie 4.0, IIoT und durchgängige Automatisierung.

Software & Hardware für OPC UA

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