Häufig gestellte Fragen zu Core Automation

Sie sind identisch. Nur der Name dieser Technologie hat sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt. Die OPC Foundation wechselt zum offiziellen Namen OPC UA FX. OPC UA FX beinhaltet die TSN Technologie, auch wenn sie nicht mehr im Namen erwähnt wird. Die Abkürzung UAFX kann nach der ersten Nennung von OPC UA FX als Hauptreferenz verwendet werden.

Die OPC UA FX Spezifikation wurde in zwei Phasen entwickelt. C2C-Standard für Controller-to-Controller-Spezifikationen und C2D für Controller-to-Device-Spezifikationen. Die C2C-Spezifikation wurde im Jahr 2022 fertiggestellt. Die Arbeiten an der C2D-Spezifikation sind noch nicht abgeschlossen. C2D wird Konzepte und Technologien aus der C2D-Spezifikation wiederverwenden und Unterstützung für feldgerätespezifische Anwendungsfälle hinzufügen. Dazu gehören z. B. Bewegungsmelder und Sensoren.

Der OPC UA FX Standard wird von allen großen Automatisierungsanbietern unterstützt. Es gewährleistet eine herstellerunabhängige Interoperabilität für alle aktuellen und zukünftigen relevanten industriellen Anwendungsfälle.

OPC UA FX ermöglicht sichere modulare Maschinenkonzepte und flexible Produktionsarchitekturen in der Fertigung. Diese helfen den Anwendern, ihre Maschinen und Anlagen für eine wirtschaftliche Losgröße-Eins-Produktion zu rationalisieren. Darüber hinaus bietet es einen sicheren Einblick in die Fertigungsprozesse für laufende Leistungsoptimierungen und vorausschauende Wartung - ohne den Maschinenbetrieb zu stören.

OPC UA FX ist neutral, 100% offen, deutlich schneller und sicher. Sie kann die Innovationsfähigkeit erhöhen, die OEE maximieren, die TCO senken und die Inbetriebnahme und Wartung rationalisieren.

Die heutigen proprietären Feldbussysteme kommunizieren mit Rohdaten - nur Nullen und Einsen. Ohne die entsprechenden Tabellen wissen die Geräte im Netz nicht, wie sie diese Daten interpretieren sollen. Dies macht es unmöglich, die Art von nahtloser Kommunikation zu erreichen, die im industriellen Internet der Dinge (IIoT) erforderlich ist.

Mit seinem Informationsmodell fügt OPC UA den Rohdaten semantische Beschreibungen hinzu. Dadurch erhalten sie einen Kontext und eine Bedeutung, so dass jedes Gerät oder jede Person, die die Informationen erhält, sie ohne weitere Erklärungen richtig interpretieren kann.

OPC UA bietet sogenannte "Methoden", die eine direkte Interaktion mit Assets ermöglichen. Maschinen können sich gegenseitig abfragen, um herauszufinden, welche Art von Diensten, Schnittstellen und Fähigkeiten sie anbieten, und so effizienter und autonomer interagieren.

Weitere Informationen über das OPC UA Informationsmodell und warum wir Semantik benötigen, finden Sie im Homepage der OPC Foundation.

OPC UA FX beinhaltet TSN (Time Sensitive Networking) Technologie. Der Determinismus von TSN ermöglicht eine OPC UA-Kommunikation von Maschine zu Maschine und damit eine bessere Synchronisierung von Anlagen mit mehreren Anbietern. Dasselbe gilt für die Kommunikation auf Geräteebene innerhalb der Maschinen selbst.

OPC UA bietet einen standardisierten Weg, Daten zu strukturieren und fügt sicher Semantik für jede Art von Asset hinzu. TSN ist die Infrastruktur oder die Autobahn, auf der OPC UA auf deterministische Weise fährt.

Ohne die von OPC UA FX gebotene Interoperabilität müsste diese herstellerübergreifende Kommunikation hart kodiert werden, was zu exorbitanten Entwicklungskosten führt und jeden Gewinn an Flexibilität zunichte macht.

Industrielle IoT-Anwendungen sind datengesteuert - Informationen sind ihr Lebenselixier. OPC UA FX erweitert den verfügbaren Informationspool um eine Vielzahl von Sensoren, Aktoren und anderen Automatisierungsgeräten, indem die semantische Selbstbeschreibung des OPC UA Informationsmodells bis auf Feldebene erweitert wird.

Das industrielle IoT verspricht uns die Möglichkeit, effiziente und effektive Produktionsprozesse zu gestalten, die gleichzeitig kostengünstiger und einfacher in Betrieb zu nehmen und zu warten sind. Außerdem verspricht es, eine rentable Massenanpassung von Produkten zu ermöglichen.

Um diese Ziele zu erreichen, müssen die heutigen Produktionslinien in flexible Produktionseinheiten umgewandelt werden, die einen kontinuierlichen Einblick in ihre internen Abläufe ermöglichen. Diese Erkenntnisse, kombiniert mit cleveren Algorithmen - sogar mit künstlicher Intelligenz - werden der Treibstoff für laufende Leistungsoptimierungen und vorausschauende Wartung sein.

Es stimmt, dass wir ohne sie so weit gekommen sind. Doch um die Automatisierung auf die nächste Stufe zu heben, ist Interoperabilität ein wichtiger Schritt, denn der Informationsaustausch, die Digitalisierung der Fertigung und die Entwicklung intelligenter Fabriken und autonomer Abläufe sind unabdingbar.

Interoperabilität bringt zusätzliche Geschwindigkeit, Flexibilität und Kosteneffizienz, ohne die es unmöglich ist, die für das industrielle IoT erforderliche fortschrittliche Datenerfassung, -analyse und -optimierung zu implementieren.

Das OSI-Referenzmodell ist ein Rahmen für die Betrachtung von Kommunikationssystemen und unterteilt diese in sieben konzeptionelle Schichten - von den Anschlüssen und Kabeln bis hin zur Benutzerschnittstelle.

Um eine nahtlose Interoperabilität in einem Netz zu gewährleisten, ist Interoperabilität auf allen sieben Ebenen erforderlich. OPC UA bietet sichere Informationsinteroperabilität auf den Ebenen 5-7 und ermöglicht eine sichere vertikale Kommunikation vom Sensor zur Cloud. Die Interoperabilität auf den Ebenen 3 und 4 wird durch gemeinsame IT-Normen gewährleistet. Die Schicht 1 wird durch den Ethernet-Standard abgedeckt.

Als letztes Teil des Puzzles bringt Time Sensitive Networking (TSN) Interoperabilität in die Schicht 2, die Datenverbindungsschicht. Damit ist es möglich, OPC UA für präzise Echtzeitanwendungen in konvergenten OT/IT-Netzwerken mit bisher unerreichter Performance einzusetzen.

OPC UA selbst wird von der OPC Foundation entwickelt und standardisiert. Für die TSN-Normen ist die Arbeitsgruppe IEEE 802.1 zuständig. Um einen einheitlichen, offenen Ansatz für die Implementierung von OPC UA zusammen mit TSN und den zugehörigen Anwendungsprofilen zu gewährleisten, hat die OPC Foundation die neue Field Level Communications Initiative ins Leben gerufen. Der Direktor der Initiative ist Peter Lutz, der die Entwicklung und die Spezifikationen der Initiative leitet und vorantreibt.

Die Technologie bringt herstellerunabhängige, durchgängige Interoperabilität in Geräte der Feldebene, die in allen Bereichen der industriellen Automatisierung eingesetzt werden. Die Integration von Feldgeräten und der Fertigungsumgebung wird die Rolle der OPC Foundation als treibende Kraft für einen weltweiten industriellen Interoperabilitätsstandard weiter festigen. Die Standardisierungsbemühungen für einheitliche Funktionalität, die derzeit von der OPC Foundation durchgeführt werden, umfassen E/A-, Bewegungs- und Sicherheitsanwendungen.

Der Lenkungsausschuss der OPC Foundation für die Kommunikation auf Feldebene besteht aus 24 führenden Technologieanbietern aus der Automatisierungsbranche, darunter ABB, Beckhoff, Bosch-Rexroth, B&R, Cisco, Hilscher, Hirschmann, Huawei, Intel, Kalycito, KUKA, Mitsubishi Electric, Molex, Omron, Phoenix Contact, Pilz, Rockwell Automation, Schneider Electric, Siemens, TTTech, Wago und Yokogawa. Die Zahl der Unternehmen, die sich beteiligen, nimmt ständig zu.

Die Echtzeitkommunikation ist für die industrielle Automatisierung von entscheidender Bedeutung, z. B. für die Steuerung auf Geräteebene, die Bewegungssteuerung, die maschinelle Bildverarbeitung und die Steuerung von Maschine zu Maschine (Controller-to-Controller). Das Standard-Ethernet war jedoch nie als deterministisches Netzwerk konzipiert, weshalb jedes proprietäre Feldbussystem seine eigenen Mechanismen implementierte, um ein deterministisches Verhalten zu erreichen. TSN erweitert IEEE 802 Ethernet um die Echtzeitkommunikation und bietet damit einen einheitlichen Standard, der die Anforderungen der industriellen Automatisierung erfüllt.

TSN ermöglicht auch konvergente Netze, so dass ein und dasselbe Netz sowohl nicht-deterministische IT-Kommunikation als auch deterministische OT-Kommunikation, z. B. Maschinensteuerung und Sicherheit, verwalten kann. In Zukunft wird der TSN-Standard ein Standardmerkmal von Mainstream-Ethernet-Chips sein.

Weitere Informationen finden Sie unter Wikipedia und auf der Website des IEEE.

Die Technologie kann über 10.000 Netzknoten ansprechen und ist von 10 Megabit bis 10 Gigabit und darüber hinaus skalierbar. Bei den von B&R durchgeführten Tests wurden Zykluszeiten von unter 50 Mikrosekunden mit einem Jitter von weniger als ±100 Nanosekunden in einem Netzwerk von 200 Remote I/O Buskopplern mit insgesamt 10.000 I/O Punkten erreicht.

Dieses Leistungsniveau macht proprietäre Feldbusnetzwerke überflüssig. OPC UA FX ermöglicht hochleistungsfähigen Motion-Control-Verkehr und bandbreitenintensiven IT-Verkehr über ein einziges Kabel, ohne dass es zu Interferenzen zwischen beiden kommt.

Ein ausführliches White paper zum Thema OPC UA over TSN Implementierung kann von der B&R Website heruntergeladen werden.

B&R hat die Leistungsfähigkeit von OPC UA FX ausführlich getestet. Im Testaufbau werden 200 Netzknoten mit einer Zykluszeit von unter 50 μs synchronisiert, während fünf HD-Streams über das gleiche Netz übertragen werden.

Ja, OPC UA FX verfügt über vollständige integrierte Funktionen, die alle Anforderungen an die Cybersicherheit erfüllen. Dies ist ein großer Vorteil gegenüber den jahrzehntealten alten Feldbustechnologien. Cybersecurity-Experten verwenden die Norm IEC 62443/ISA62443 als Referenz für die Einhaltung der CRA-Vorschriften. Diese Norm schreibt beispielsweise die Verwendung von Zugangskontrollen, die Verwaltung von Benutzerrechten und Verschlüsselung vor. OPC UA FX bietet all dies und noch viel mehr.

OPC UA wurde für die Kommunikation mit IT-Systemen entwickelt. OPC UA FX ermöglicht die Konvergenz von OT- und IT-Netzwerken ohne Beeinträchtigung des Maschinenbetriebs. Dies alles dank TSN und der Verwendung von OPC UA Sicherheitsmechanismen, die den IT-Abteilungen heute vertraut sind, einschließlich Benutzerauthentifizierung und -autorisierung, Verschlüsselung und Zertifikatsverwaltung.

Die wichtigsten Vorteile sind Offenheit, konsistente Semantik, Sicherheit und Leistung. Zu den Leistungsaspekten gehören hohe Bandbreite und garantierte Echtzeitkommunikation.

Während ein Maschinenbauer sonst alle wichtigen Feldbusse unterstützen müsste, bietet die Kombination des OPC UA-Standards mit der TSN-Technologie für die Echtzeitkommunikation auf Feldebene ein einziges herstellerunabhängiges Netzwerk und Protokoll für den gesamten Weg vom Sensor bis zur Cloud.

Ein Endnutzer kann sich beispielsweise mit konvergenten Netzen befassen und benötigt die Möglichkeit, OPC UA für die Verbindung zur Cloud über MQTT zu nutzen. Cloud-, ERP- und DCS-Plattformen unterstützen heute einen OPC UA-Konnektor, der die Kommunikation vereinfacht. Unabhängig vom Hersteller der Maschine ermöglichen die OPC UA Companion-Spezifikationen den Maschinen, sich selbst einheitlich mit standardisierter Semantik zu beschreiben. Mit der VDMA-Roboter-Begleitspezifikation steht beispielsweise ein standardisiertes Informationsmodell zur Verfügung, das alle roboterbezogenen Informationen und Funktionalitäten hersteller- und standortunabhängig einheitlich darstellen kann.

Die ARC Advisory Group hat ein informatives Merkblatt zu diesem Thema veröffentlicht.

Die OPC Foundation hat eine gute Erfolgsbilanz bei der Unterstützung von OPC UA durch ihre Mitglieder. Dies ist einer der Gründe, warum die OPC Foundation von den teilnehmenden Lieferanten ausgewählt wurde, um OPC UA für die deterministische Kommunikation mit TSN zu entwickeln.

Diese 24 Unternehmen haben eine gemeinsame Vision und beteiligen sich an einem Lenkungsausschuss für die Field Level Communications Initiative, die sich der Erweiterung von OPC UA für die Kommunikation auf Feldebene über TSN widmet, um eine nahtlose OPC UA Kommunikation vom Sensor zur Cloud zu ermöglichen.

Mit ihrer klaren Position zur Unterstützung dieser Vision ist zu erwarten, dass alle 24 Unternehmen Automatisierungsprodukte mit OPC UA FX herausbringen werden. Diese Dynamik wird andere Anbieter und Integratoren davon überzeugen, dem Markttrend zu einer einheitlichen Kommunikationslösung zu folgen und zum größten Ökosystem vernetzter industrieller Automatisierungslösungen in der Geschichte beizutragen.

Alle in Industrienetzen üblichen Topologien werden unterstützt - einschließlich Linie, Stern, Baum und Ring. TSN umfasst einen Standardmechanismus für nahtlose Echtzeitredundanz, der durch Kabelredundanz, Ring- oder Mesh-Topologien implementiert wird.

Die Entwicklungssuite des Anbieters bietet alles, was für eine einfache und automatisierte Konfiguration erforderlich ist. Für diejenigen, die nicht die Tools des Anbieters verwenden wollen, sind die erforderlichen Konfigurationsschnittstellen offene Standards, und es sind zusätzliche Netzwerk-Tools von Drittanbietern verfügbar.

Ja, denn TSN ist eine Weiterentwicklung des Standard-Ethernet. TSN erweitert einfach das Standard-Ethernet um Echtzeit-Fähigkeiten. Daher ist es möglich, Standard-Ethernet-Geräte und TSN-Geräte im selben Netz zu betreiben.

Standard-Ethernet-Geräte benötigen keine Schnittstelle oder ein Gateway, um sich mit einem TSN-Netz zu verbinden. Allerdings werden nur TSN-fähige Geräte in der Lage sein, in Echtzeit zu kommunizieren.

Ja, es ist möglich, POWERLINK und OPC UA über TSN Geräte in B&R Systemen zu synchronisieren.

Nein. B&R hat schon immer eine nachhaltige Produktstrategie verfolgt, die eine langfristige Verfügbarkeit von Produkten und Technologien sicherstellt. Dies wird sich mit der Markteinführung von OPC UA FX nicht ändern. B&R wird POWERLINK parallel zu OPC UA FX in seinem umfangreichen Produktportfolio unterstützen. Die Kunden werden in der Lage sein, die beste Kommunikationslösung für ihre Bedürfnisse zu wählen.

Die Unterstützung der OPC UA FX Technologie ist in den meisten B&R Automation PCs und SPSen bereits integriert. Eine Übersicht der OPC UA FX-fähigen Produkte finden Sie auf dieser Seite

OPC UA FX ready B&R Lösungen

Die alten Feldbusprotokolle würden ein gemeinsames TSN-Netz nutzen, aber die Geräte wären nicht interoperabel. Diesen Protokollen fehlen auch die Semantik und die Methoden, die OPC UA bietet. OPC UA verfügt über eingebaute Sicherheit und ist als internationaler Standard für die Kommunikation vom Sensor zur Cloud anerkannt, wobei ständig neue Entwicklungen hinzukommen.

Der entscheidende Unterschied ist die Interoperabilität der Systeme: Ohne sie sind Sie an einen Anbieter und eine Automatisierungslösung gebunden und können nicht mit anderen Systemen kommunizieren oder sie synchronisieren. In einem System mit mehreren Anbietern bedeutet dies, dass Sie nicht in der Lage sind, Ihre Kommunikation zu sichern und fortschrittliche Funktionen wie Zustandsüberwachung, Leitungsabgleich, vorausschauende Wartung, Maschinenoptimierung und Plug-and-Produce-Inbetriebnahme und -Wartung zu implementieren. Wenn Sie ein Maschinenbauer sind, schränkt dies den Grad der Innovation ein, den der von Ihnen gewählte Anbieter unterstützen kann.

B&R hat bereits OPC UA FX Ready Produkte im Portfolio. Es wird erwartet, dass konformitätsgeprüfte OPC UA FX Produkte im Laufe des Jahres 2025 auf den Markt kommen werden. Wenden Sie sich an Ihre bevorzugten Lieferanten, um mehr über deren Vermarktungspläne zu erfahren.

Abonnieren Sie den Newsletter der OPC Foundation Newsletter der OPC Foundation oder fragen Sie Ihren B&R Ansprechpartner. Für eine Teilnahme und direkte Antworten können Sie sich auch mit Peter Lutz in Verbindung setzen:

Peter Lutz, Direktor für Kommunikation im Außendienst
OPC-Stiftung
Peter.Lutz@OPCfoundation.org