OPC UA Technologie-Lösungen

Was ist OPC UA?

OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) ist ein herstellerunabhängiger Standard für den Datenaustausch in der Industrie, gepflegt von der OPC Foundation und genormt als IEC 62541. Anders als ein reines Übertragungsprotokoll beschreibt OPC UA auch, was die Daten bedeuten: Eine Maschine stellt ihre Werte als Informationsmodell bereit, mit Datentypen, Einheiten, Methoden und Beziehungen. Ein Client kann dieses Modell durchsuchen und versteht die Daten, ohne die Maschine vorher zu kennen.

Wofür man OPC UA im IIoT einsetzt

OPC UA ist die gängige Schnittstelle, um Daten aus Steuerungen, Maschinen und Anlagen herauszuholen, etwa für MES, Produktionsdatenerfassung, OEE-Auswertungen oder Condition Monitoring. Viele aktuelle Steuerungen von Siemens, Beckhoff, B&R oder Bosch Rexroth haben einen OPC-UA-Server eingebaut. Für ganze Maschinengattungen gibt es Companion Specifications, die festlegen, wie etwa eine Spritzgießmaschine (EUROMAP 77) oder eine Werkzeugmaschine (umati) ihre Daten beschreibt. Damit sprechen Maschinen verschiedener Hersteller dieselbe Sprache.

OPC UA oder MQTT?

OPC UA arbeitet klassisch nach dem Client-Server-Prinzip: Ein Client verbindet sich mit einer Maschine und liest oder abonniert Werte. Das ist ideal für die Anbindung einzelner Anlagen, skaliert aber schlechter, wenn hunderte Maschinen an viele Anwendungen liefern sollen. Dort spielt MQTT seine Stärke aus. Deshalb kombinieren viele Architekturen beides: OPC UA an der Maschine, MQTT für die Verteilung. Mit OPC UA PubSub kann OPC UA seine Informationsmodelle inzwischen auch selbst über MQTT verschicken.

So ist eine OPC-UA-Anbindung aufgebaut

Auf der Maschinenseite läuft der OPC-UA-Server, entweder direkt in der Steuerung oder in einem vorgeschalteten Gateway. Er veröffentlicht einen Adressraum mit Objekten, Variablen und Methoden, den ein Client durchsuchen kann. Der Client, etwa ein MES, eine Edge-Plattform oder ein Visualisierungswerkzeug, meldet sich mit Zertifikat an und abonniert die Werte, die er braucht. Änderungen werden ihm dann automatisch geschickt, statt dass er zyklisch abfragen muss. Die Standardverbindung läuft über TCP auf Port 4840.

Worauf man bei der Auswahl achten sollte

Zuerst lohnt der Blick, ob die vorhandenen Steuerungen bereits einen OPC-UA-Server mitbringen oder ob er als Lizenz freigeschaltet werden muss. Ältere Anlagen ohne OPC UA bindet man über Gateways an, die Profinet, Modbus oder S7-Protokolle übersetzen. Wichtig sind außerdem das Zertifikatsmanagement, das im Betrieb gerne unterschätzt wird, und die Frage, ob für die eigene Maschinengattung eine Companion Specification existiert. Wer sie nutzt, spart später viel Zuordnungsarbeit.