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21.10.2020 | Industrie 4.0 | Schwerpunkt | Online-Artikel

OPC UA-Spezifikationen für den Maschinenbau veröffentlicht

verfasst von: Thomas Siebel

2:30 Min. Lesedauer

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VDMA und VDW haben die OPC UA Specification for Machinery und die OPC UA for Machine Tools veröffentlicht. Damit rückt insbesondere die Interoperabilität von Werkzeugmaschinen in greifbare Nähe.

In der digitalen Produktionswelt von morgen kommunizieren Maschinen und Systeme nahtlos miteinander, unabhängig von welchem Hersteller sie stammen. Als Kommunikationsstandard für diese Zukunft hat sich in den letzten Jahren die auch von VDMA und VDW unterstützte Open Platform Communications Unified Architecture, kurz OPC UA, etabliert. OPC UA verspricht einen plattformunabhängigen, sicheren und robusten Datentransfer vom Mikrocontroller bis hin zur Cloud. Darüber hinaus lässt sich die Architektur anwendungsspezifisch erweitern. Zahlreiche gängige Steuerungs- oder Leitebenensysteme verfügen bereits über OPC UA-Schnittstellen, wie die Autoren um Patrick-Benjamin Bök im Kapitel Grundlagen für industrielle Anwendungen des Buchs Computernetze und Internet of Things beschreiben.

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Im fertigungsnahen Umfeld des produzierenden Gewerbes werden Kommunikationsnetze eingesetzt, um die Datenübertragung zwischen den an der Fertigung beteiligten Komponenten sicherzustellen. Kommunikationsnetze ermöglichen den Austausch von Informationen und machen die moderne computergestützte Fertigung erst möglich.

Weiteren Schub dürfte diese Entwicklung durch zwei neue OPC UA-Spezifikationen erfahren, die der VDMA und der VDW kürzlich veröffentlicht haben. Die OPC UA for Machinery umfasst Basisbausteine für Maschinenschnittstellen, die für den gesamten Maschinen- und Anlagenbau von Bedeutung sind. Beliebige Maschinen wie Roboter, Spritzguss- oder Werkzeugmaschinen nutzen damit ein gemeinsames Informationsmodell, über das sie beispielsweise Identifikationsdaten wie Hersteller und Seriennummer oder ihren Status ausgeben.

Werkzeug kommuniziert mit IT-Systemen

Mit dem OPC UA for Machine Tools wurde zeitgleich ein branchenspezifischer Standard für Werkzeugmaschinen veröffentlicht. Die Spezifikation definiert die Schnittstelle für die Anbindung von Werkzeugen unterschiedlicher Technologien und Hersteller an IT-Systeme wie MES, Scada oder ERP. Damit sollen zunächst standardisierte Informationen zum Statusmonitoring abgebildet werden, beispielweise der Betriebszustand, bearbeitete Werkstücke, genutzte Werkzeuge oder Informationen für die Berechnung von KPI-Kennzahlen. Als erste Spezifikation greift die OPC UA for Machine Tools vollumfänglich auf die Vorgaben aus der OPC UA for Machinery zurück. Hersteller können nun Produkte auf den Markt bringen, deren Kommunikation auf OPC UA als offener Schnittstelle basiert.

Laut Angaben von VDMA und VDW wurde die Funktionalität der beiden Standards durch die Nutzergemeinschaft Umati bereits getestet und durch Integration in reale Maschinen nachgewiesen. Mit dem Test von OPC UA-Anwendungen soll insbesondere das Risiko von nichtübereinstimmenden Parametern und Einheiten ausgeschlossen und somit die Interoperabilität sichergestellt werden, wie die Autoren um Frank-Walter Jaekel im Beitrag Ensure OPC-UA Interfaces for Digital Plug-and-Produce schreiben. Als anschauliches Beispiel nennen sie Temperaturangaben, die in einer Spezifikation als „Celsius“, in einer anderen als „C“ oder „Kelvin“ angegeben sein können. Um Fehler bei der Einrichtung auszuschließen, wurde im Projekt Internet of Things Test (IoT-T) Konzepte und Software für den Nachweise der Interoperabilität verschiedener cyber-physicher Systeme entwickelt. Die Testfälle umfassen dabei unter anderem die Interoperabilität zwischen OPC UA-Clients und -Servern unter realen Industriebedingungen, die Überprüfung von Funktionalitäten und den Umgang mit auftretenden Fehlern.

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