メーカー次第なら OPC UA 標準は独自のものであるはずです ネットワークプロトコル すぐに過去のものになります。 すでに、メーカーに依存しない OPC UA 接続を備えた製品を提供する通信テクノロジー メーカーが増えています。 ここでは、将来のテクノロジーの現状と、どのような新製品が市場に投入されるかを知ることができます。

PI プロフィネット OPCUA

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OPC UA – 誰でも参加可能 

OPC UA (オープン プラットフォーム コミュニケーション ユニファイド アーキテクチャ) は、 プロトコルの多様性フィールドバス 履歴に送信します。 IIoT (産業用モノのインターネット) により、インダストリー 4.0 の工場での通信が非常に複雑になり、現場では数百のノードを持つネットワークが主流になっているため、この必要性はますます高まっています。

コントローラー、センサー、アクチュエーターなどのさまざまなネットワーク コンポーネントを備えたデジタル制作ホールのマシンとシステムは、さまざまなネットワーク経由で接続する必要があります。 フィールドバス 伝える。 ゲートウェイとスイッチによりスムーズな交換が保証されますが、試運転とメンテナンスのコストが大幅に増加します。 そして、フィールドでプレーするプレーヤーが増えれば増えるほど、全体的な構成はよりエラーが発生しやすくなります。

オープン標準の OPC UA は、同じくオープン ネットワーク標準の TSN (Time Sensitive Networking) とともに、フィールドバス テクノロジに革命をもたらします。 OPC UA over TSN では、独自のフィールドバスは、それぞれの利点を引き続き発揮できるいくつかの特定のアプリケーションを除いて、消滅します。

OPC UA接続対応製品

OPC UA インターフェイスを備えた製品を提供するメーカーが増えており、通信機能が向上しています。 ここでは新たな展開を紹介します。


CAQシステム

自動化された生産プロセスへの簡単な統合、および機械およびシステム制御との相互作用は、現在、CAQ システムを汎用的に使用するために不可欠な前提条件です。 生産および自動化プロセスにおける測定技術と試験技術のスムーズな統合もその一環です。 ソニックTCRTE音響 道を切り開いた。 OPC UAクライアントとLIN BUS(NI-Xnet、Babylin)通信用のCAQシステムも用意されています。


エンコーダ

磁気式ロータリエンコーダ EAM580およびEAM360シリーズの Baumer 特に確実かつ高精度で動作します。 磁気アブソリュート ロータリ エンコーダは、±0,15 度の角度精度で動作するため、アプリケーションでの正確な位置決めが可能になります。 通信規格OPC UAにも対応しています。 これにより、異なるシステム間で反応のない安全なデータ交換が保証されます。 


EdgeComputing

より適切なソリューション OT / IT統合 新しいインテリジェント エッジ コンピューティング テクノロジーを提供します。 これらのテクノロジーは、製造現場と上位レベルのビジネス システムの間の中間層を形成します。 これらは、IT と OT の世界の間のシンプルなインターフェイスと、データ分析が行われる場所に関する新しいオプションを提供します。 エッジコンピューティングソリューション メリプ三菱電機 はこの機能を提供し、OPC UA と互換性があります。


ゲートウェイ

インシス アイコム 産業用 IoT が新しいものによってすでにどのように変化しているかを示しています スマート IoT ゲートウェイ データ収集からエッジコンピューティング、専門的なリモートメンテナンスまで、さまざまなユースケースに対応します。 これらは、業界で必要とされるすべての一般的なプロトコルをサポートします。 ゲートウェイにより、機械とシステムは安全かつコスト効率が高く、永続的にインダストリー 4.0 に適合します。 OPC UA や Siemens S7/S5 などの確立された産業用プロトコルを統合します。


IO-Linkマスター

Pepperl + Fuchsの 最初の会社になれる IO-Linkマスター OPC UA インターフェイスを使用して、最下位のフィールド レベルからクラウドまでの一貫した透過的かつシームレスな通信への道を開きます。 このオートメーションのスペシャリストは、イーサネットベースの産業用通信のパイオニアであり、IO-Link マスターの大手プロバイダーである Comtrol Corporation のビジネスを引き継ぎました。 これにより、IO-Link 分野におけるシステムプロバイダーとしての Peppel+Fuchs の地位が強化されます。  


IOモジュール

インクルード I/Oシステム分野 保護等級 IP67 から 和合 Profinet などの高速なイーサネット ベースのフィールドバス、OPC UA や Web サーバーなどのテクノロジを統合し、将来的には通信プロトコルとして MQTT を統合して、たとえばクラウドに接続します。 さらに、システムは次のように準備されています。 TSN、一貫性があり、柔軟で強力で安全なネットワーキングのための主要なテクノロジーです。 フィールド I/O システムは、すべての主要なイーサネット、フィールドバス、および産業用 IoT 標準をサポートしています。


PLC制御

B Maxx PLC mc の Baumüller はモーション コントロール アプリケーションを制御し、メーカーの包括的なテクノロジー ライブラリのおかげで、オートメーションにおける高性能タスクに迅速かつ簡単に使用できます。 インダストリー 4.0 バリアントの場合 B Maxx PLC IoT データはマシン上で直接収集され、前処理されて他のエンドデバイスまたはクラウドに出力されます。 OPC UA ビルディング ブロックも含まれており、マシン レベルでの相互運用性が保証されます。


RFIDインターフェース

テュルク は、OPC UA サーバーとの RFID インターフェイス用の新しい IIOT 機能を提供します。 の IP67RFIDインターフェース 産業用モノのインターネット (IIoT) におけるバリアフリー通信のための無料のファームウェア アップデートが装備されています。 これにより、たとえば製品を簡単に識別して追跡できるようになります。 AutoID Companion 仕様 V. 1.01 を使用すると、OPC サーバーは MES、SPS、ERP、またはクラウド システムとのスムーズな直接通信を保証します。


安全制動機

追加ボードとカスタムボード コミュニケーション-イーサネット、WLAN、OPC UA、光などのインターフェースにより、安全ブレーキの切り替え時間を短縮できます。 マイヤー 監視される。 から ブレーキ監視 摩耗については結論を導き出すことができます。 他のシステムコンポーネントを保持電流、温度、抵抗、コイル電圧、温度、抵抗、または電力に関して比較する場合、エラー分析と最適化も可能です。


安全管理

死 シュメアザール 安全コントローラーを使ってグループでポーズをとる PSC1を保護する 統合された OPC UA サーバーを備えた、インダストリー 4.0 に適した新しいソリューションです。 PSC1 を産業用マシン間通信プロトコルに接続すると、将来的にはメーカーの製品からの広範な情報をメーカーに依存しないデータ交換に含めることができます。 さらに、機械やシステムに関するメンテナンス情報も提供できます。


温度制御ユニット

の焦点で レグロプラス 温度制御ユニットをネットワーク化し、工業生産のデータ交換にそれらを統合することです。 最新世代の温度制御ユニットは、OPC UA 通信プロトコルを介して射出成形機やその他のプラスチック機械とネットワーク接続でき、OPC UA を介してプラスチック生産の中央制御システム、PPC、MES、または ERP システムに接続できます。

これらは XNUMX つの要件です 継続的なデータ交換 高度に自動化されデジタル化された世界では プラスチック処理が作成されました。 この統合は、ニーズベースの制御だけでなく、視覚化やデータ分析にも適用されます。中央のダッシュボードにより、プロセスの透明性が生まれます。 それは例えば次のことを可能にします。 B. 現在の要件に合わせてパラメータを調整し、関連するすべてのプロセス データを視覚化します。

各温度制御ユニットには XNUMX つずつあります。 独自の OPC クライアント したがって、統合が完全に可能です。 B.の PPS、MES、または ERP- ユーザーのシステム。 さらに、標準化されたインターフェイスは、Ethernet/IP、Profibus、Profinet、Modbus、Powerlink などの他の標準業界プロトコルやバス システムと互換性があります。 クラウドを介して拠点を越えて通信することもできます。 

OPC UA に関するニュース

OPC UA 標準開発に関与する関係者は、ワーキング グループ、組織、または メーカーに依存しない テクノロジーの進歩に伴う企業の中で。 どうやって? 次の記事がこれを示しています。 

PIがProfinetのOPC UA Companion仕様を発表

02.06.2020/XNUMX/XNUMX | Profibus + Profinet International が最初のサービスを発表 ProfinetのOPC UAコンパニオン仕様。 それはのデバイスのための標準化されたOPC UAオブジェクトモデルを記述します 通信s標準。 これは、さまざまなメーカーのこれらのProfinetデバイスが均一なデバイスデータを使用できることを意味します。 B.資産管理システムに移行。

標準化により、製造業者間での情報収集が容易になります。 PIによると、これはPIの戦略のほんの始まりにすぎません 垂直統合.

多くの インダストリー4.0アプリケーション ITシステムおよびシステムの運用段階における製造現場からのデータに基づく クラウド それらが評価される場所に送信されます。 最も単純なケースでは、これはデバイスのシリアル番号やファームウェアなどのデバイス情報です。 ネットワークまたはデバイスの診断データを特定できれば、さらに進んでいく可能性があります。

データ取得の労力とコストを削減

これは、保守および診断計画の作成、または可用性ステートメントの導出に使用できます。 PIが必要 オープンスタンダード Profinet デバイス用に定義します。 これは、メーカーが自社のデバイスに簡単に統合でき、プラントのオペレータやシステム インテグレータが使用できる、標準化されたオブジェクト モデルで幅広い情報を定義することを目的としています。 これにより、データ収集の労力とコストも削減されます。


イーサネットAPL | 現在のステータス、アプリケーション、および実装


OPC UAサーバーがデバイスに直接配置されているか、または レイヤードエッジ ゲートウェイ または、コントローラーが複数のProfinetデバイスのデータを集約します。 いずれの場合でも、ユーザーは情報の同種の表現を受け取ります。 Profinetは、リアルタイムトラフィックに加えて、他のTCP / IPチャネルを並行して操作できるという基本的な特性の恩恵を受けます。

OPC UA安全性に関する技術的作業が完了しました

16.12.2019年XNUMX月XNUMX日 | すでに初期段階にある プロフィバス + プロフィネット インターナショナル (PI) マシンツーマシン通信用のオープンでメーカーに依存しない標準としての OPC UA。 しかし、この技術を補うために、このレベルのフェールセーフ通信の標準はこれまでのところ不足しています。 これは、OPC Foundation と PI の共同開発である仕様「OPC Unified Architecture Part 15: Safety」を解決します。 技術的な作業はこれで完了です。

以来 フィールドバスの導入 植物のモジュール化は、技術の原動力でした。 したがって、個々のマシンは互いに独立して開発され、システム上で一緒に動作するだけで済みます。 OPC UA により、テクノロジーは現在、使用されているものとは独立した開始ブロックにあります フィールドバスマシン内のマシン間のメーカー間ネットワーク。

ただし、これまで、OPC UAには、Profisafeを使用してフィールドバスからフェイルセーフデータを転送するためのオプションがありませんでした。 したがって、安全機能は、従来、直接ケーブルまたはカプラーを使用して実行する必要がありました。 これにより、労力が増加し、柔軟性が低下します。

OPC UA Safety に関する技術的な作業は次のとおりです。 完了しました。 次のステップとして、テスト仕様書と自動テストのためのソフトウェアツールの開発が開始されます。 これには、Profisafe と同様の認証および受け入れ手順の確立も含まれます。 これは、OPC UA Safety を実装した製品の安全認証を迅速かつ簡単に行うための前提条件です。

デモのケーススタディ

一方で、ケーススタディは、新しい機能を実証するために作成されます。 OPC UA の安全性 実証するために。 これには、シリーズ マシンのセキュア アドレスの管理の簡素化と、実行時にまったく同じ接続を介してさまざまなパートナーと通信できるオプションが含まれます。 さらに、応答時間の要求が高いセキュリティ機能を実装できるように、Pub/Sub 用の OPC UA マッパーが指定されています。

この最初の仕様は、 より広範な情報モデル 次に、ワーキンググループは、Profienergyに基づいてOPC UAでエネルギー管理データをモデル化するという目標を設定しました。 さらなる要件はすでに明確化段階にあります。 ワーキンググループは、ベースネットワーク情報モデルやデバイス統合などの包括的なOPC仕様についても緊密に連携しています。

Auto ID用の通信規格

30.07.2019/2016/XNUMX | XNUMX年には、 AIM-D協会 と協力して OPC Foundation Auto ID デバイス用の新しい通信規格をリリースしました。 ニュルンベルクでの最後の SPS IPC ドライブでは、この規格が Auto ID の範囲全体にわたって多くのデバイス メーカーとそのユーザーに受け入れられていることを示しました。 ハーティング 最初からボートに乗っていた。

動機は ジーメンスハーティング システム統合のための AIM ワーキング グループは 2014 年に、Auto ID (自動識別およびデータ取得) 業界向けに、テクノロジーやメーカーに依存しない、有望な新しい通信標準を定義することを決定しました。 これまで、多くのデバイスは独自のインターフェイスを介して通信していました。 さらに、異なる通信規格が異なるテクノロジに適用されることもよくあります。 つまり、RFIDはバーコードにしろUHFにしろ、接続するソフトウェアの通信インターフェースのプログラミングにも影響を与えていたのです。 こうした状況は歴史的に拡大してきました。

4.0業界の基盤技術としての自動ID

Auto ID テクノロジーのおかげで、コンテナ、プリント基板、自動車の車体、病院のベッドなどを自動的に識別できるようになりました。通常は、オブジェクトのメンテナンス作業は一切必要なく、完全に受動的に識別されます。 と UHF RFID (RAIN RFID とも呼ばれます) オブジェクト自体にメモリが与えられます。 プリント基板の製造日やファームウェアのバージョンなどの情報は、この例では電源を使わずにプリント基板に直接保存でき、ワイヤレスで呼び出したり、更新したりできます。

自動ID技術 は現在、トータルソリューションを作成するための自明のツールです。 B.自動稼働する倉庫物流センターを実現する。 コミュニケーションの障壁は望ましくありません。 どの Auto ID テクノロジーをどの目的に使用するかは、Auto ID デバイスの通信インターフェイスではなく、アプリケーションによって決定される必要があります。 さらに、自動化ピラミッドなどの古典的なコミュニケーション構造は崩壊しています。 現在、RFID リーダーは ERP システムや生産ラインの PLC と直接通信します。

これらのアイデアと要件に動機付けられて、 AIMワーキンググループ OPC UA に基づいて通信インターフェイスを定義します。 OPC UA は、最新の通信アーキテクチャを実装するための標準の 4.0 つであり、インダストリー XNUMX に関する連邦政府の RAMI 仕様にも記載されています。 さらに、OPC UA はすでに多くの PLC およびソフトウェア システムでサポートされています。 クラウド上のマシンおよびデータベース システムとの通信は非常に簡単に実装できます。 OPC UA はオートメーション業界の通信標準です。 現在、この業界に OPC UA インターフェイスを提供していないプロバイダーはほとんどなく、機械メーカーもほとんどありません。

感謝 オブジェクト指向構造 OPC UA は、さまざまな自動 ID テクノロジーに共通の通信標準を開発するのに非常に適しています。 IDを簡易的に認識するためのスキャン方法などの類似性を上位クラスで定義できます。 特定の特性は、個々の Auto ID テクノロジ用に、これから派生したクラスに実装できます。 この仕組みにより、共通の基本機能を問われることなく、規格に基づいたメーカー独自の拡張機能も入力できるようになります。

すぐに安全が侵害される

通信のセキュリティも重要な問題です。 生産や物流においても、隔離された通信システムはますます稀になってきています。 すでに述べたように、今日、全体的なソリューションを作成するには、Auto ID システムの垂直および水平統合が不可欠です。 OPC UA はすでにさまざまな統合オプションを提供しています セキュリティメカニズム.


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これは連邦情報セキュリティ局 (BSI) によってもテストされました。 BSI は、OPC UA が安全なデータ通信を実装するための統合メカニズムをすでに提供していることを確認しました。 BSI は、「OPC UA はセキュリティの観点に基づいて開発されており、体系的なセキュリティ ギャップは含まれていません」と述べています。 Auto ID システムでは、この側面を無視してはなりません。 結局のところ、AutoID システムによって通信されたデータに基づいて、完全なマシンとプロセスはほぼ自律的に動作します。  

AIM アソシエーションのメンバーは一般に、PLC やコンピュータ システムとの通信の観点だけでなく、セキュリティの主題が重要であると考えていました。 そのため、AIM Germany は 2018 年に独自の作業部会を設立しました。 自動ID+セキュリティ 設立されました。 このワーキング グループは、Auto ID テクノロジーを安全に使用する方法に関する推奨事項を作成します。

2016 年、AIM Germany は Auto ID Companion 仕様のための新しい OPC Unified Architecture を発表しました。 ハノーバーメッセ 前。 Siemens と Harting が市場で入手可能な最初の RAIN RFID デバイスは、XNUMX つにまとめられていました。 デモアプリケーション OPC財団のブースでデモンストレーションを行いました。 Microsoft Azure クラウドなどへの直接通信は問題ありません。 インターフェース仕様は、info@aim-d.de にリクエストすれば誰でも無料で入手できます。 このようにして、すべての PLC とバックエンド システムはこのインターフェイスを直接統合できます。

OPC UA は 2016 年以降、さらに重要性を増しています。 の加盟 フォルクスワーゲン 2018 年の OPC 財団のグループは、ドイツとヨーロッパの主要セクターの 21 つである自動車産業も OPC UA を重要視していることを示しています。 2019 年 XNUMX 月 XNUMX 日、ドイツ自動車製造業者オートメーション イニシアチブ (AIDA) は、ドイツ機械プラント製造業者協会 (VDMA) と協力し、OPC 財団と協力して、フォルクスワーゲンの自動車サプライヤー向けに OPC UA 情報デーを開催します。ヴォルフスブルクで。 これは、Auto ID テクノロジーのユーザーが OPC UA を求めていることも示しています。

OPC UAインターフェースを備えた自動ID装置

2016 年に発行された OPC Unified Architecture for Auto ID Companion 仕様は、現在、多くの Auto ID メーカーのデバイスに統合されています。 2018 年 XNUMX 月に SPS IPC ドライブの OPC Foundation ブースで見られたように、OPC UA インターフェイスを備えたバーコード、HF、および UHF デバイスが利用可能になりました。 現在、さまざまな Auto ID テクノロジーが使用されていますが、通信規格は共通です。 制服、安全 データ通信 したがって、オートメーション業界における将来性のある通信標準である OPC UA に基づいて、さまざまなメーカーのさまざまなデバイスへの接続が実現します。


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もちろん、各メーカーの Auto ID デバイスは引き続き異なります。 デバイスには十分な差別化の可能性があります。 データの交換のみが標準化されています。 これにより、Auto ID テクノロジーの統合が簡素化されます。 おかげで セキュリティを組み込む 正しく使用すると、通信の安全性が高まります。 これにより、インダストリー 4.0 に向けた自動化の拡大が加速します。

ワーキンググループの今後の活動

ただし、システム統合ワーキング グループは 2016 年に作業を終了したわけではありません。参加者はインターフェイス仕様の拡張と改善に継続的に取り組んでいます。 ここでのタスクはさまざまです。 中心的なトピックは、Auto ID の観点からのインターフェイスの簡素化です。 より単純なアプリケーションシナリオ。 これにより、実装とインターフェイスの統合が加速され、不必要なハードルが取り除かれるはずです。 将来的には、変数のみを介して個々のオブジェクトの単純なスキャンを実行できるようになります。 関数呼び出しは必要なくなりました。 導入の労力は最小限に抑えられます。

もう一つの重要な問題は、 の統合 センサーDATEN。 特に、RAIN RFID テクノロジーは、センサー値を送信するためにますます使用されています。 このようにして、オブジェクトを明確に識別し、追加データを読み出し、現在のオブジェクトのステータスを問い合わせることができます。 トランスミッションが熱すぎるか、本体が湿っているか、またはコンテナがしっかりとロックされているかどうかに関する情報を直接照会することもできます。 多くの場合、バッテリーがなくても、つまり受動的に、追加のメンテナンス作業なしで行うことができます。 個々のテクノロジーはますます融合されています。 従来のセンサー技術と Auto ID は共に成長しています。

AIMドイツ 2018年の追加ワーキンググループ「RFID+センサー」でもこの側面を取り上げた。 OPC UA ベースのインターフェイスを拡張する際には、このワーキング グループの結果と推奨事項も当然考慮されます。 RAIN または AIM 北米協会を通じた国際交流もあります。

OPC財団と協力してAIMドイツによる自動IDコンパニオン仕様のためのOPC統合アーキテクチャの最新リリースがハノーバーメッセ2019で発表されました。 上記の作業パッケージの最初の結果は、すでにここに含まれています。

OPC UA TSN 確立が進行中

28.11.2017/XNUMX/XNUMX | OPC UA TSN からの抜粋 記者会見: ABB 代表者、ヒルシュマン、 ボッシュ・レックスロス、B+R、シスコ、ヒルシャー、ナショナルインスツルメンツ、 フェニックス・コンタクト、Schneider Electric、SEW-Eurodrive、TTTech、および国際コンソーシアム Avnu Alliance、Industrial Internet Consortium、OPC Foundation は、共同記者会見で説明しました。 SPSIPCドライブ ニュルンベルクでは、Time Sensitive Networking (TSN) 上の OPC UA に基づく産業用デバイスの相互運用性を確保するという共通の目標を達成する上での役割を果たしました。 

OPC UA の基本 

OPC UA とは何の略ですか?

OPC UA は、 通信プロトコル 産業オートメーション向けで、プラットフォームやメーカーに依存しない安全なデータ送信を可能にします。 機械のステータス、測定データ、プロセスパラメータ、その他の業界関連データに関する情報を送信できます。 データ送信はセマンティックであり、もはや無次元ではありません。 オープン アーキテクチャのおかげで、このプロトコルはさまざまなメーカーのデバイスのシームレスなネットワーキングを提供します。 したがって、OPC UA はインダストリー 4.0 にとって非常に重要です。

TSNとは何ですか?

Time-Sensitive Networking (TSN) は、 IEEE802.1ワーキンググループ、イーサネットベースのネットワーク上で決定論的なメッセージを提供することを目的としています。 TSN は、イーサネット経由で信頼性の高いリアルタイム通信を可能にし、指定された時間枠内でデータ パケットが確実に送信されるようにします。 これは、インダストリー 4.0 アプリケーションでは特に重要です。 自動車通信や、リアルタイムのデータ送信と同期が重要なその他の分野。 TSN は、時刻同期、トラフィック スケジューリング、サービス品質 (QoS)、シームレスな冗長性など、さまざまなメカニズムを使用してこのリアルタイム通信を保証します。

OPC UA over TSN とは何ですか?

OPC UA over TSN は、OPC UA と TSN の機能を組み合わせて、産業オートメーション向けのユニファイド コミュニケーション ソリューションを実現します。 OPC UA が TSN 経由で実装されている場合、OPC UA はデータ モデルとなり、 通信層、一方TSNは 輸送媒体 リアルタイムのデータ送信に使用されます。 それは、相互運用性、リアルタイム通信、セキュリティ、そして将来のセキュリティを意味します。 全体として、OPC UA over TSN は産業用通信環境を大幅に簡素化し、将来の工場向けに均一で安全かつ信頼性の高い通信システムへの道を開きます。

著者情報
アンジェラストラック

アンジェラ・ストラックは、開発スカウトの編集長であり、フリージャーナリストであり、リートにある Presse Service Büro GbR のマネージングディレクターでもあります。