Leuze: Warum OPC für Industrie 4.0 wichtig ist

Leuze ist erst seit Oktober 2016 Vollmitglied der OPC Foundation und hat nun Ende November auf der SPS IPC Drives in Nürnberg über die Hintergründe dieser Strategie gesprochen. Das Unternehmen sehe OPC UA als zukünftigen Standard in der M2M-Datenkommunikation für Industrie 4.0 und verwendet den OPC-Stack für seine Industrie 4.0-tauglichen Sensoren.

Zur SPS IPC Drives konnten die Messebesucher sowohl bei der OPC Foundation als auch auf dem Messestand von Leuze die Industrie-4.0-fähige Komponente BCL 300 – ein Barcodelesegerät – begutachten. Laut dem Unternehmen ist OPC UA der zukünftige Standard in der M2M-Kommunikation und das hat seine Gründe, denn im Gegensatz zur klassischen Feldbusschnittstelle, kann eine Industrie 4.0-fähige, um das OPC-UA-Kommunikationsmodell erweiterte Schnittstelle, Daten in höhere IT-Ebenen des RAMI-Architekturmodells transportieren. Dieses lässt sich neben den klassischen Protokollen wie zum Beispiel Profinet oder Ethercat über alle Ethernet basierenden Feldbus-Schnittstellen betreiben.

Daten an die Cloud – Security inklusive

OPC UA beinhaltet eine Security-Implementierung, die aus Authentifizierung, Autorisierung, Verschlüsselung und Datenintegrität mit Signaturen besteht und erlaubt somit im Gegensatz zu den überlicherweise im industriellen Umfeld eingesetzten Kommunikationsmethoden eine sichere Kommunikation. Es ermögliche, dass sich eine Daten-Cloud interessante Daten direkt von der Datenquelle holen und diese auch in der gegengesetzten Richtung – von der Cloud in den Sensor – zurück kommunizieren kann. OPC UA kann somit, entsprechend der Forderung an eine Industrie 4.0- kompatible Kommunikation, die Schichten der Automatisierungspyramide quasi „durchtunneln“ und Daten in die höheren Schichten des RAMI-Modells transportieren.

Komponenten unterschiedler Hersteller vernetzen

Damit wird eine standardisierte Kommunikation von Sensoren und Aktoren unterschiedlicher Hersteller direkt mit einem Cloud-basierten ERP-System möglich. Dank der sicheren Kommunikation ist sogar ein Austausch von Daten zwischen unterschiedlichen Systemen über öffentliche Kanäle denkbar. Da Industrie 4.0 und IIoT für den Austausch von Daten zwischen erfassenden und agierenden Einheiten über alle Systemgrenzen hinweg steht, ist OPC UA für uns ein wichtiger Bestandteil von Industrie 4.0.

Kooperation mit Microsoft

Die Datenbereitstellung von Komponenten über die OPC UA-Kommunikation alleine ist aber nicht ausreichend für eine Industrie 4.0-Anwendung. Es werden zusätzliche Mechanismen zur Datenabnahme von der Cloud benötigt. Der Datentransfer vom Sensor in die Cloud wird als Telemetrie bezeichnet. Um diese Telemetriedaten ohne zusätzliche Komponenten wie beispielsweise ein Industrie 4.0-Gateway zu realisieren, starteten Leuze electronic und Microsoft eine Zusammenarbeit. Erstmalig wird das Ergebnis der gemeinsamen Entwicklung auf Basis unseres Barcodelesers BCL 348i hier auf der Messe gezeigt.

Industrie 4.0 und Microsoft Azure

Microsoft ist mit der Azure Cloud einer der führenden Cloud-Anbieter. Die Azure Cloud stellt dem Nutzer eine Vielzahl von Cloud-Anwendungen zur Verfügung. Prozess- und Metadaten unseres Barcodelesers BCL 348i werden über das OPC UA-Publish/Subscriber Communication Modell (PSCM) in den Azure IoT Hub der Firma Microsoft übertragen. Die Übertragung an die Azure Cloud erfolgt über das Advanced Message Queuing Protokoll (AMQP) der OPC UA-Schnittstelle. Die Daten werden dort vom IOT-Hub erfasst, den Azure Cloud Services zur Anaylse und Visualisierung bereitgestellt.

Per Cloud zur Big-Data-Lösung

Nun bietet Microsoft für Embedded Geräte erstmals die Möglichkeit einer Relay/Broker-Kommunikation (Command/Controll-Funktion) an, die jetzt im Barcodeleser BCL 348i von Leuze electronic integriert wurde. Mit dieser Kommunikation kann ein Embedded Device aus der Azure Cloud gesteuert werden. Am Beispiel des Barcodelesers BCL 348i präsentiert Leuze electronic wie ein Device von der Cloud, ohne dass ein weiteres Gateway benötigt wird, auf der untersten RAMI-Ebene angesprochen werden kann. Konkret wird damit gezeigt, wie überall auf der Welt von einem beliebigen Mobil-Device, über die Azure Cloud, das Lesetor eines Barcodelesers von Leuze electronic gesteuert werden kann.

Im Sinne von BigData ist ein weiterer Anwendungsfall von noch größerer Bedeutung: Die vom IoT-Hub erfassten Sensordaten können von den mächtigen Analysewerkzeugen der Cloud nach vorbestimmten Kriterien analysiert werden und Ereignisse im Industrie 4.0-Gesamtsystem auslösen. Exemplarisch zeigt Leuze electronic hier in Nürnberg eine Auswertung von Fehllesungen in der Azure Cloud, die neben einer grafischen Aufbereitung auch zu einer Benachrichtigung des Anwenders führt.