Was ist OPC UA?

OPC UA ist der Nachfolger des fast 20 Jahre alten OPC Standards. Die Abkürzung OPC steht dabei für Open Platform Communications. Die Aufgabe dieses Standards ist und war es, in der Automatisierung einen den Datenaustausch zu ermöglichen sowie die essenziellen Schnittstellen zu definieren. Da jedoch der alte OPC Standard auf die Microsoft Technologien COM und DCOM reduziert sind, fehlte hier die Plattformunabhängigkeit. OPC Server und OPC Client Installationen waren ausschließlich für den Einsatz auf Microsoft Betriebssystemen und Netzwerke ausgerichtet. Mit der zunehmenden Verbreitung anderer Plattformen wie Linux, IoT Devices, cyber-physische Systeme, iOS, etc.) und einer ständig wachsenden Ethernet-basierten Vernetzung kann OPC nicht mehr alle Kommunikationsanforderungen erfüllen.

Um die gewachsenen Anforderungen von Smart Factories und Industrie 4.0-Anlagen zu erfüllen, wurde dieser Standard weiterentwickelt: Mit dem OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) können nun Daten von Maschinen und Anlagen nicht nur transportiert, sondern auch maschinenlesbar semantisch beschrieben werden. Ein entscheidender Schritt zur Realisierung war hier die Abkehr von COM/DCOM hin zur binären TCP/IP-Kommunikation (alternativ: SOAP).

OPC UA Standard: Hält Schritt mit den sich ständig wachsenden Herausforderungen der Industrieautomation

Dabei ersetzt OPC UA nicht die etablierten Datenübertragungsstandards (wie z. B. Profibus, Profinet, TCP / IP). Es definiert lediglich Inhalt und Art der jeweiligen Übertragung von Daten über die Schnittstelle, also wie Daten strukturiert sein müssen, welche Formate / Dienste genutzt werden und wie sie kombiniert werden können. Basierend auf dem Client-Server-Prinzip und ermöglicht es nun eine durchgängige Kommunikation: Horizontal von Maschine zu Maschine (M2M) und vertikal von der Maschine bis hin zur Cloud.

 Da nun nicht mehr ausschließlich Microsoft Windows-basierende Geräte zum Einsatz kommen müssen, lassen sich nahezu alle Technologien und Systeme nutzen, unabhängig von deren jeweiligem Kommunikationsprotokoll, Hersteller, der Programmiersprache und vom Betriebssystem. OPC UA ist mehr als ein Protokoll – es ist ein Framework. Dadurch ist der offene, plattformunabhängige Kommunikationsstandard flexibel skalierbar. Die Anzahl der benötigten Schnittstellen ist minimiert und vordefinierte Formate vereinfachen den Datenaustausch: Ein einheitliches Format, die „gemeinsame Sprache“ und standardisierte Datenstrukturen reduzieren die Komplexität und tragen maßgeblich dazu bei, dass Maschinen und Anwendungen auch verschiedener Hersteller - also ohne Abhängigkeiten zu proprietären Technologien - kommunizieren können.

Der OPC UA Standard hält also Schritt mit den sich ständig wachsenden Herausforderungen der Industrieautomation.

Die grundlegenden Funktionen des OPC UA -Standards sind folgende:

  • Zugriff
  • Ereignisse
  • Strukturen
  • Methoden
  • Abonnements

Auch in Sachen Sicherheit kann der OPC UA-Standard punkten: Als „firewall-friendly“ entwickelt, kann er über standardmäßige Netzwerktechniken gesteuert und kontrolliert werden. Der Sicherheit der Übertragungsdaten dienen

  • Verschlüsselung (128 oder 256 Bit)
  • Nachrichten-Signierung
  • Benutzerauthentifizierung
  • Sequenzierung der Pakete
  • Zertifikatsaustausch vor Verbindung von Client und Server

 

Mit OPC UA etabliert sich nun ein grundlegender Standard für M2M (Mensch-zu-Maschine-Kommunikation) und setzt einen wichtigen Meilenstein für die Industrie 4.0, denn er schließt die Lücke zwischen Betriebs- und Informationstechnik. Informationsverlust aufgrund zahlreicher Schnittstellen, oder Gateways gehören mit OPC UA der Vergangenheit an.