05. Dezember 2023 | Lesedauer: 3 Minuten

Warum OPC UA im industriellen Umfeld nicht mehr wegzudenken ist 

OPC UA erfreut sich immer größerer Beliebtheit. Mit der voranschreitenden Digitalisierung im industriellen Umfeld steigt der Bedarf nach universellen Kommunikationsprotokollen. Darüber können anfallende Maschinendaten leicht zur Verfügung gestellt werden. Die OPC Foundation hat mit dem OPC UA Standard ein genau solches Kommunikationsprotokoll spezifiziert, das aus vielen Bereichen nicht mehr wegzudenken ist. In diesem Beitrag wollen wir die Erfolgsfaktoren näher betrachten.

1. Plattformunabhängigkeit

Ein wesentlicher Vorteil von OPC UA ist die Plattformunabhängigkeit. Während der alte OPC Standard noch auf Windows und COM/DCOM basierte, ist OPC UA davon unabhängig und kann somit auf verschiedenen Hardwareplattformen und Betriebssystemen (z.B. Linux, Windows, Android, ...) eingesetzt werden. Durch diese Möglichkeiten können OPC UA Client und Server Anwendungen sowohl auf Prozessebene als auch in der Cloud laufen und Daten austauschen.

2. Alle Führenden Hersteller vertreten

Die OPC Foundation vereint nahezu alle führenden Hersteller aus der Industrie. Dies zeigt, dass diese Unternehmen zumindest zum jetzigen Zeitpunkt ein großes Potential in OPC UA sehen. Auch die breite Produktpalette spiegelt dieses Bild wider. So haben beispielsweise alle gängigen Steuerungen einen eigenen OPC UA Server integriert.

3. Kommunikation auch über Systemgrenzen hinweg

Durch die bereits beschriebene Plattformunabhängigkeit von OPC UA ist es möglich, OPC UA Applikationen auf allen Ebenen der Automatisierungspyramide einzusetzen. Darüber hinaus ist es durch die Verwendung von Standard UDP und TCP Ports möglich, mit OPC UA über Grenzen hinweg in der bestehenden Netzwerkinfrastruktur zu kommunizieren.

OPC UA Plattformunabhängigkeit
OPC UA Applikationen können auf allen Ebenen der Automatisierungspyramide verwendet werden. 

Somit kann über OPC UA sowohl die vertikale als auch die horizontale Kommunikation realisiert werden.

4. Generisches Informationsmodell

Ein weiterer Grund für den Erfolg von OPC UA ist das generische Informationsmodell. Über dieses Modell werden allgemeingültige Informationen wie z.B. Datentypen oder Variablentypen definiert, die von allen OPC UA Anwendungen gleich interpretiert werden. Dadurch ist es möglich, dass zwei Maschinen miteinander kommunizieren können (z.B. Belegungsstatus abfragen), ohne dass ein Mensch eingreifen muss. Dieses Informationsmodell enthält verschiedene Objekt- und Variablentypen, Datentypen sowie Ereignisse und Methoden (Data Access, Alarms & Conditions, Historical Access).

5. Companion Specifications

OPC UA ermöglicht mit Hilfe der Companion Specifications eine Erweiterung des OPC UA Informationsmodells. Für spezielle Problemstellungen oder Themenfelder (wie z.B. Verpackungsmaschinen) aus der Industrie gibt es einzelne Working Groups, die sich mit der Erstellung von Companion Specifications beschäftigen. Diese Companion Specifications beinhalten abstrakte Beschreibungen von Komponenten / Anlagen / Maschinen, so dass durch die zusätzlichen Informationen und Typen wieder eine Interoperabilität zwischen verschiedenen Herstellern und Geräten gegeben ist.

6. Sicherheit

Als Kommunikationsprotokoll für industrielle Anlagen bringt OPC UA auch verschiedene Sicherheitsmechanismen mit. Diese umfassen Authentifizierung, Autorisierung sowie verschlüsselte Kommunikation und die Sicherstellung der Datenintegrität durch Signaturen. Zusätzlich gibt es spezifizierte Audit-Mechanismen, die eine OPC UA Anwendung implementieren kann.

OPC UA erfindet hier nichts neu, sondern nutzt bereits bestehende und bewährte Sicherheitsmechanismen wie TLS, HTTPS, x509 Zertifikate oder JSON Web Tokens.

Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) hat die OPC UA Spezifikation bereits 2016 geprüft und diese Prüfung 2022 aktualisiert. In beiden Untersuchungen konnte das BSI keine systematischen Sicherheitslücken feststellen, sondern lediglich Empfehlungen für eine optimale Konfiguration geben.

7. Erweiterbarkeit

Neben der Standardisierung eines einheitlichen Informationsmodells und Typen über die verschiedenen Companion Specifications, bietet OPC UA die volle Flexibilität, dieses um eigene Typen und Informationen zu erweitern, so dass auch eigene Spezialfälle abgedeckt werden können.

OPC UA Erweiterbarkeit
Neben einem einheitlichen Informationsmodell bietet OPC UA auch die Möglichkeit, dieses um eigene Typen und Informationen zu erweitern.
8. Laufende Weiterentwicklung

Mit Hilfe von Working Groups findet bei OPC UA eine kontinuierliche Erweiterung und Verbesserung der Spezifikationen statt. So gibt es bereits mehrere Versionen der einzelnen OPC UA Core Spezifikationen. Zusätzlich werden durch die Vielzahl der Mitglieder in der OPC Foundation immer wieder neue Companion Specifications oder auch zusätzliche Spezifikationen wie OPC UA FX entwickelt.

Möchten Sie mehr über den Einsatz von OPC UA in der Praxis erfahren, so melden Sie sich gerne bei unserem Expertenteam.

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Autor

Fabian Rosenfelder

Fabian Rosenfelder hat seinen Bachelor in Technischer Informatik an der Hochschule Furtwangen absolviert. Dabei waren seine Schwerpunkte Embedded Linux, OPC UA, C++ und Yocto. Seit 2017 unterstützt er uns bei M&M in der Entwicklung von High Performance OPC UA Server für Echtzeitsteuerungssysteme und entwickelt Custom Embedded Linux mit Yocto.