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OPC UA TSN – Praxistest bestanden

Maschinen- und Anlagenbauer setzen große Hoffnungen in OPC UA TSN. Während diese Hoffnungen bisher auf theoretischen Überlegungen und Technologien in der Entwicklung basierten, hat Automatisierungsspezialist B&R nun gemeinsam mit Partnerunternehmen in der Praxis bewiesen, dass OPC UA TSN alle Anforderungen für die Kommunikation von der Linien- bis zur ERP-Ebene erfüllt.

OPC UA Grafik mit Cloud

In den vergangenen Monaten hat B&R intensive praktische Tests mit dem TSN-Netzwerkspezialisten TTTech durchgeführt. „Das Ergebnis war beeindruckend: OPC UA TSN hat unsere Erwartungen teilweise sogar übertroffen“, sagt Sebastian Sachse, Technology Manager Open Automation bei B&R.

Zeitkritische Anwendungen auf Linienebene, wie die Synchronisierung von Förderbändern mit unterschiedlichen Maschinen- oder Anlagenteilen, erfordern Zykluszeiten von bis zu 2 Millisekunden. „Diesen Wert haben wir in Versuchsanlagen deutlich unterboten“, sagt Sachse. Der gemessene Jitter erreicht bis zu 100 Nanosekunden und liegt damit gleichauf mit den besten verfügbaren Feldbussen.

Über Herstellergrenzen hinweg

„Beeindruckend ist auch die Stabilität, mit der unsere Testaufbauten bereits jetzt laufen“, betont Sachse. „Schließlich testen wir eine neue Technologie, deren Spezifikation im Rahmen der IEEE noch nicht einmal abgeschlossen ist.“ In Kürze sollen die Testaufbauten von B&R im Rahmen des TSN-Testbeds des IIC mit den Aufbauten der anderen Testbed-Teilnehmer zusammengeführt werden. Dabei wird überprüft, wie gut Komponenten unterschiedlicher Hersteller in einem Netzwerk mit OPC UA TSN zusammenspielen. Neben B&R beteiligen sich am Testbed: National Instruments, Cisco, Schneider, Bosch, GE, KUKA, Intel und TTTech.

Ressourcenschonend

Ein wichtiger Punkt für die Praxistauglichkeit von OPC UA sind die Code-Größe und der Ressourcenbedarf. „Wenn OPC UA nur auf leistungsstarken Industrie-PCs und Steuerungen laufen würde, wäre es für den Einsatz in Maschinen und Anlagen nicht geeignet“, erklärt Sachse. B&R hat OPC UA erfolgreich in einen Buscontroller des X20-I/O-Systems implementiert und damit gezeigt, dass OPC-UA-Server und -Clients problemlos auf I/O-Ebene umgesetzt werden können. „Somit ist bewiesen: OPC UA ist für jede erdenkliche Aufgabe auf Linienebene und darüber hinaus perfekt skalierbar.“

Sachse-Sebastian
"OPC UA TSN hat unsere Erwartungen teilweise sogar übertroffen.“
Sebastian Sachse, Technology Manager Open Automation bei B&R

Weniger Netzwerklast

Mit dem Buscontroller hat B&R auch eine wichtige Neuerung der OPC-UA-Spezifikationen getestet: Mit dem sogenannten Publish/Subscribe-Mechanismus (Pub/Sub) wird eine wichtige Voraussetzung geschaffen, damit OPC UA TSN die geforderte Leistung erreicht.

OPC UA arbeitet bisher mit einem Client/Server-Mechanismus. Ein Client fragt eine Information an (Request) und erhält eine Antwort von einem Server (Response). Wenn das Netzwerk viele Teilnehmer hat steigt das Kommunikationsaufkommen überproportional. Das System wird ausgebremst.

Das Publish/Subscribe-Modell hingegen ermöglicht eine One-to-many- sowie eine Many-to-many-Kommunikation. Ein Server sendet seine Daten in das Netzwerk (Publish) und jeder Client kann diese Daten empfangen (Subscribe). Daher muss keine ressourcenintensive Dauerverbindung zwischen Client und Server bestehen.

Die Spezifikation des Publish-/Subscribe-Modells für OPC UA wird unter aktiver Mitarbeit von B&R derzeit von einer Arbeitsgruppe der OPC Foundation erarbeitet. „Ich gehe davon aus, dass die Spezifikation Ende dieses Jahres steht und dann zügig von vielen Herstellern in Serienprodukte implementiert wird“, sagt Sachse.

OPC-UA-Server-Client
Beim Client/Server-Mechanismus fragt ein Client eine Information an (Request) und erhält eine Antwort von einem Server (Response).
OPC-UA-Pub-Sub-Publish-Subscribe
Beim Publish/Subscribe-Modell sendet ein Server seine Daten in das Netzwerk (Publish) und jeder Client kann diese Daten empfangen (Subscribe).

OPC UA wird zum Standard

Was für eine Dynamik OPC UA entwickelt hat, zeigt nicht zuletzt die Arbeit vieler Standardisierungsorganisationen, die auf das herstellerunabhängige Protokoll setzen. So hat die weltweit führende Standardisierungsorganisation in der Kunststoffindustrie, EUROMAP, kürzlich OPC UA als die Basis zweier EUROMAP-Schnittstellen definiert. Weitere sind in Arbeit.

Auch die Dachorganisation der Verpackungsindustrie, OMAC, will OPC UA in den weltweiten Standard PackML integrieren und arbeitet bereits an konkreten Umsetzungen. „Ich bin selbst überrascht, wie schnell langjährige Industriestandards nun auf OPC UA umschwenken“, sagt Sachse. „Die Leistungsfähigkeit, die unsere Praxistests mit OPC UA TSN bewiesen haben, zeigt, dass dies der einzig richtige Weg ist.“

Hier finden Sie mehr Informationen zum Thema OPC UA.

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