Die Field Level Communications (FLC) Initiative hat die ersten OPC UA Field eXchange (UAFX) Spezifikationen veröffentlicht, die die Grundlage für die Nutzung von OPC UA in der Feldebene bilden. Die FLC-Initiative ist Teil der OPC Foundation (OPCF). Die UAFX-Spezifikationen sind von den OPCF-Mitgliedern eingehend geprüft worden und haben ein umfangreiches Prototyping durchlaufen.
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Durch das Prototyping wird sichergestellt, dass ihre Implementierungen herstellerübergreifende Interoperabilität gewährleisten. Automatisierungsanbieter können nun damit beginnen, die UAFX-Funktionalität in entsprechende Produkte und Lösungen zu integrieren, und Endanwender können sich auf die Vorteile freuen, die UAFX-basierte Feldkommunikation bietet.
Stefan Hoppe, Präsident der OPC Foundation sagt: „OPC UA dient aufgrund seiner Vielseitigkeit, Sicherheit und Herstellerunabhängigkeit bereits als Kommunikations-Backbone in verschiedenen Initiativen der Prozess- und Fabrikautomation. In einem ersten Schritt schließen die UAFX-Erweiterungen die Lücke der standardisierten horizontalen Steuerung-zu-Steuerung-Kommunikation und werden von vielen anderen Organisationen als Basistechnologie referenziert werden.“
Die veröffentlichten UAFX-Spezifikationen bestehen aus vier Teilen, die sich auf den Austausch von Prozess- und Konfigurationsdaten zwischen Automatisierungskomponenten konzentrieren. Die Spezifikationsteile verwenden OPC UA Client/Server und PubSub-Erweiterungen in Kombination mit Peer-to-Peer-Verbindungen und einer Basisdiagnose:
- Part 80 (OPC 10000–80) gibt eine Einführung und einen Überblick in die grundlegenden Konzepte der Verwendung von OPC UA für die Kommunikation auf der Feldebene.
- Part 81 (OPC 10000–81) spezifiziert das Basisinformationsmodell und die Kommunikationskonzepte, um die verschiedenen Use Cases und Anforderungen der Fabrik- und Prozessautomatisierung zu erfüllen.
- Part 82 (OPC 10000–82) beschreibt Netzwerkdienste, wie beispielsweise Topologieerkennung und Zeitsynchronisation.
- Part 84 (OPC 10000–84) definiert das Controller-Profil mit Details zur Erfüllung der Konformitätsanforderungen.
Dieses erste Release bildet die Grundlage für entsprechende Spezifikationserweiterungen, um im nächsten Schritt auch die Use Cases Controller-to-Device (C2D) und Device-to-Device (D2D) abzudecken, einschließlich der Entwicklung von Anwendungsprofilen für Geräte zur Bewegungssteuerung und -regelung, Feldinstrumente und E/A-Peripherie.
Herstellerübergreifende UAFX-Interoperabilitätsdemo auf der SPS 2022
Auf der diesjährigen SPS in Nürnberg wird eine herstellerübergreifende UAFX-Interoperabilitätsdemo gezeigt, die Komponenten von insgesamt 20 Herstellern kombiniert. Beteiligt sind die Firmen ABB, Beckhoff, Bosch Rexroth, B&R, Emerson, Festo, Honeywell, Hirschmann/Belden, Huawei, Keba, Kuka, Mitsubishi, Moxa, Omron, Phoenix Contact, Rockwell Automation, Schneider Electric, Siemens, Unified Automation, Wago und Yokogawa.
Der Fokus der Interoperabilitätsdemo liegt auf der horizontalen Kommunikation zwischen Steuerungen von Drittanbietern, d. h. der Controller-to-Controller-Kommunikation (C2C). Unter Verwendung der UAFX-Erweiterungen tauschen die Steuerungen Prozessdaten mit Hilfe von UAFX-Verbindungen und PubSub-Mechanismen über UDP/IP und kabelgebundenes Ethernet, Ethernet TSN und 5G-Funkverbindungen aus. Die UAFX-Verbindungen nutzen dazu die UAFX-Publisher- und UAFX-Subscriber-Funktionalität.
Die Steuerungen werden über die integrierte oder eigenständige UAFX Connection Manager-Software konfiguriert und miteinander verbunden. Siemens und Unified Automation haben die in dieser Demonstration verwendeten UAFX Connection Manager implementiert. Alle Steuerungen werden in Echtzeit über ein zentrales Dashboard überwacht, das den Status, ausgewählte Prozessdaten und andere Informationen aus dem UAFX-Asset-Information-Modell für jede Automatisierungskomponente visualisiert.
„Die Spezifikationen sind nun so ausgereift, dass echte Produkte implementiert und Konformitätstests umgesetzt werden können.“
– Peter Lutz, Director Field Level Communications, OPC Foundation
Seit dem Start der Field Level Communications Initiative im November 2018 haben sich mehr als 320 Experten aus über 65 Mitgliedsunternehmen der OPC Foundation an den verschiedenen technischen Arbeitsgruppen beteiligt, um gemeinsam die technischen Konzepte festzulegen und die Spezifikationsinhalte für die Erweiterung des OPC UA Frameworks auf die Feldebene zu erarbeiten, einschließlich Determinismus, Motion, Instrumentierung und funktionale Sicherheit.
Thomas Brandl von Bosch Rexroth, der den Vorsitz des Lenkungsausschusses der Field Level Communications Initiative inne hat, kommentiert: „Es ist bemerkenswert, wie viele Unternehmen – einschließlich aller großen Automatisierungsanbieter und Schlüsseltechnologieanbieter auf der ganzen Welt – zu unserer Initiative beitragen und wie konstruktiv alle Experten zusammen arbeiten, um das gemeinsame Ziel, OPC UA in die Feldebene zu bringen, voranzutreiben.“ (eve)
