OPCUA | Cultivar el campo del mañana
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Si depende de los creadores de la OPC UA Se supone que las normas son propietarias protocolos de red pronto será cosa del pasado. Cada vez más fabricantes de tecnología de comunicación ya ofrecen productos con una conexión OPC UA independiente del fabricante. Aquí puede averiguar cuál es el estado actual de la tecnología del futuro y qué nuevos productos están llegando al mercado.
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OPC UA: abierto a todos
OPC UA (Arquitectura Unificada de Comunicaciones de Plataforma Abierta) fue desarrollado para diversidad de protocolos bajo la autobuses de campo enviar a la historia. Esto se hace cada vez más necesario porque el IIoT (Industrial Internet of Things) hace que la comunicación en la fábrica de Industria 4.0 sea tan compleja que las redes con cientos de nodos en campo están a la orden del día.
Las máquinas y sistemas en la sala de producción digital con muchos componentes de red diferentes, como controladores, sensores, actuadores, etc., deben conectarse a través de los distintos Buses de campo comunicar. Las puertas de enlace y los conmutadores garantizan un intercambio fluido, pero los costes de puesta en marcha y mantenimiento aumentan enormemente. Y cuanto más trabajan los jugadores en el campo, más propenso a errores se vuelve la construcción general.
El estándar abierto OPC UA, junto con el también estándar de red abierta TSN (Time Sensitive Networking), revolucionarán la tecnología de bus de campo. Con OPC UA sobre TSN, los buses de campo propietarios desaparecerán, a excepción de algunas aplicaciones específicas en las que aún pueden demostrar sus respectivas ventajas.
Productos con conexión OPC UA
Cada vez más fabricantes ofrecen sus productos con una interfaz OPC UA, lo que los hace más capaces de comunicarse. A continuación te presentamos las novedades:
Sistema CAQ
Una integración simple en los procesos de producción automatizados y la interacción con el control de la máquina y el sistema son hoy requisitos indispensables para el uso universal de los sistemas CAQ. La integración fluida de la tecnología de medición y la tecnología de prueba en el proceso de producción y automatización es parte de ello. SonicTC de Acústica RTE allanado el camino. El sistema CAQ también está preparado para el cliente OPC UA y la comunicación LIN BUS (NI-Xnet, Babylin).
codificador
El codificador rotatorio magnético de la serie EAM580 y EAM360 Baumer trabajar de manera particularmente confiable y con alta precisión. Los codificadores rotatorios absolutos magnéticos funcionan con una precisión angular de ±0,15 grados y, por lo tanto, permiten un posicionamiento exacto en la aplicación. También se admite el estándar de comunicación OPC UA. Esto garantiza un intercambio de datos seguro y sin reacciones entre diferentes sistemas.
Edge Computing
Una solución más adecuada para Integración OT / IT ofrecer las nuevas tecnologías de computación de borde inteligente. Estas tecnologías forman una capa intermedia entre el piso de producción y los sistemas comerciales de nivel superior. Ofrecen una interfaz simple entre el mundo de TI y OT, así como nuevas opciones para el lugar donde se lleva a cabo el análisis de datos. La solución informática de borde melipc de Mitsubishi Electric ofrece esta funcionalidad y es compatible con OPC UA.
Puerta de enlace
Insys Icom muestra cómo el IoT industrial ya está cambiando con el nuevo Puertas de enlace IoT inteligentes para una variedad de casos de uso, desde la adquisición de datos hasta la computación perimetral y el mantenimiento remoto profesional. Soportan todos los protocolos comunes requeridos por la industria. La puerta de enlace hace que las máquinas y los sistemas sean seguros, rentables y permanentemente aptos para la Industria 4.0. Integra protocolos industriales establecidos como OPC UA o Siemens S7/S5.
Maestro IO-Link
Pepperl + Fuchs puede ser la primera empresa Maestro IO-Link con una interfaz OPC UA, allanando el camino hacia una comunicación consistente, transparente y fluida desde el nivel de campo más bajo hasta la nube. El especialista en automatización se ha hecho cargo del negocio de Comtrol Corporation, pionera en comunicación industrial basada en Ethernet y proveedor líder de maestros IO-Link. Esto fortalece la posición de Peppel+Fuchs como proveedor de sistemas en el campo de IO-Link.
módulo E/S
El campo del sistema de E/S en clase de protección IP67 de Wago integra buses de campo rápidos basados en Ethernet como Profinet, tecnologías como OPC UA o servidores web y, en el futuro, MQTT como protocolo de comunicación, por ejemplo para conectarse a la nube. Además, el sistema está preparado para TSN, la tecnología clave para redes consistentes, flexibles, poderosas y seguras. El sistema Field I/O es compatible con todos los principales estándares de Ethernet, bus de campo e IoT industrial.
Control PLC
El B Maxx PLC mc de Baumüller controla las aplicaciones de control de movimiento y, gracias a las completas bibliotecas de tecnología del fabricante, se puede utilizar rápida y fácilmente para tareas de alto rendimiento en automatización. Con la variante Industria 4.0 IoT del PLC de B Maxx los datos pueden recopilarse directamente en la máquina, preprocesarse y enviarse a otros dispositivos finales o a la nube. También se incluye un bloque de construcción OPC UA, que garantiza la interoperabilidad a nivel de máquina.
interfaces RFID
Turck presenta nuevas funciones IIOT para sus interfaces RFID con OPC UA Server. El Interfaz RFID IP67 están equipados con una actualización de firmware gratuita para una comunicación sin barreras en el Internet industrial de las cosas (IIoT). Esto le permite identificar y rastrear productos fácilmente, por ejemplo. Con AutoID Companion Specification V. 1.01, los servidores OPC garantizan una comunicación directa fluida con MES, SPS, ERP o sistemas en la nube.
Freno de seguridad
Con
un tablero adicional y uno personalizado Comunicación-La interfaz como Ethernet, WLAN, OPC UA u óptica puede reducir los tiempos de conmutación de los frenos de seguridad de Mayr ser monitoreado. Desde el monitoreo de frenos se pueden sacar conclusiones sobre el desgaste. El análisis de errores y la optimización también son posibles si se comparan otros componentes del sistema en términos de mantenimiento de corriente, temperatura, resistencia, voltaje de bobina, temperatura, resistencia o potencia.
Control de la seguridad
El schmersal El grupo posa con el controlador de seguridad. Proteger PSC1 con un servidor OPC UA integrado, una nueva solución apta para la Industria 4.0. La conexión del PSC1 al protocolo de comunicación industrial de máquina a máquina permite incluir información extensa de los productos del fabricante en un intercambio de datos independiente del fabricante en el futuro. Además, pueden proporcionar información de mantenimiento sobre las máquinas y los sistemas.
unidad de control de temperatura
En el foco de regloplas es la conexión en red de las unidades de control de temperatura y su integración en el intercambio de datos de la producción industrial. La última generación de unidades de control de temperatura puede conectarse en red con máquinas de moldeo por inyección y otros plásticos a través del protocolo de comunicación OPC UA y conectarse a los sistemas de control central, PPC, MES o ERP de la producción de plásticos a través de OPC UA.
Estos son los requisitos para uno intercambio continuo de datos en el altamente automatizado, digitalizado plásticoprocesamiento creado. La integración no solo se aplica al control basado en las necesidades, sino también a la visualización y el análisis de datos: un tablero central crea transparencia en el proceso. Permite, p. B. el ajuste de parámetros a los requisitos actuales y visualiza todos los datos de proceso relevantes.
Cada unidad de control de temperatura tiene una propio cliente OPC servidor y, por lo tanto, es totalmente capaz de integración, p. B en el PPS, MES o ERP-Sistemas del usuario. Además, la interfaz estandarizada es compatible con otros protocolos industriales estándar y sistemas de bus como Ethernet/IP, Profibus, Profinet, Modbus, Powerlink. La comunicación también puede tener lugar entre ubicaciones a través de la nube.
Noticias sobre OPC UA
Los actores involucrados en el desarrollo del estándar OPC UA trabajan en grupos de trabajo, organizaciones o independiente del fabricante en las empresas con el avance de la tecnología. ¿Cómo? Los siguientes artículos así lo demuestran:
PI anuncia la especificación OPC UA Companion para Profinet
02.06.2020/XNUMX/XNUMX | Profibus + Profinet International anuncia la primera Especificación OPC UA Companion para Profinet. Describe un modelo de objeto OPC UA estandarizado para los dispositivos del comunicacións estándares. Esto significa que estos dispositivos Profinet de una amplia variedad de fabricantes pueden utilizar datos de dispositivo uniformes, p. Ej. B. transferido a sistemas de gestión de activos.
La estandarización facilita la recopilación de información entre fabricantes. Según PI, este es solo el comienzo de la estrategia de PI para integración vertical.
Mucha Aplicaciones de la industria 4.0 se basan en datos del taller en sistemas de TI y en la fase operativa de un sistema Soluciones para ser transmitidos donde sean evaluados. En el caso más simple, se trata de información del dispositivo, como el número de serie o el firmware de un dispositivo. Si se pueden determinar los datos de diagnóstico de la red o del dispositivo, se puede llegar mucho más lejos.
Reducir el esfuerzo y los costos de adquisición de datos
Esto se puede utilizar para crear planes de mantenimiento y diagnóstico o para derivar declaraciones de disponibilidad. PI quiere uno estándar abierto para dispositivos Profinet. Su objetivo es definir una amplia gama de información en modelos de objetos estandarizados que los fabricantes puedan integrar fácilmente en sus dispositivos y que los operadores e integradores de sistemas puedan utilizar. Esto también reduce el esfuerzo y los costos de adquisición de datos.
APL Ethernet | Estado actual, aplicaciones e implementación
No importa durante la implementación si el servidor OPC UA está ubicado directamente en el dispositivo o en un borde en capas Puerta de enlace o un controlador agrega los datos de varios dispositivos Profinet. En todo caso, el usuario recibe una representación homogénea de la información. Profinet se beneficia de la propiedad fundamental de que, además del tráfico en tiempo real, otros canales TCP / IP pueden funcionar en paralelo.
Trabajo técnico sobre OPC UA Safety completado
16.12.2019 | Ya en una etapa temprana Profibus + Profinet Internacional (PI) para OPC UA como un estándar abierto e independiente del fabricante para la comunicación de máquina a máquina. Sin embargo, para completar la tecnología, hasta ahora ha faltado un estándar para la comunicación a prueba de fallas a este nivel. Esto resuelve la especificación "OPC Unified Architecture Part 15: Safety", un desarrollo conjunto de OPC Foundation y PI. El trabajo técnico ya está completo.
Ya que Introducción de buses de campo la modularización de las plantas fue una fuerza impulsora detrás de la tecnología. Por lo tanto, las máquinas individuales podrían desarrollarse independientemente unas de otras y solo ponerse en funcionamiento juntas en el sistema. Con OPC UA, ahora está en el punto de partida una tecnología que es independiente de las utilizadas bus de campointerconexión entre fabricantes entre las máquinas dentro de la máquina.
Sin embargo, hasta ahora OPC UA no ha tenido la opción de transferir datos a prueba de fallas, como está acostumbrado desde los buses de campo con Profisafe. Por tanto, las funciones de seguridad debían realizarse de forma convencional con cableado directo o acopladores. Esto aumenta el esfuerzo y reduce la flexibilidad.
El trabajo técnico sobre OPC UA Safety es Ahora complete. El siguiente paso es el desarrollo de una especificación de prueba y una herramienta de software para la prueba automática. Esto también incluye el establecimiento de un procedimiento de certificación y aceptación análogo a Profisafe. Este es el requisito previo para una certificación de seguridad rápida y sencilla de los productos que implementan OPC UA Safety.
Estudios de caso para la demostración.
Por otro lado, se crean casos de estudio para demostrar las nuevas características de Seguridad OPC UA demostrar. Esto incluye la gestión simplificada de direcciones seguras para máquinas en serie y la opción de poder comunicarse con diferentes socios a través de una misma conexión durante el tiempo de ejecución. Además, se especifica un mapeador OPC UA para Pub/Sub para poder implementar funciones de seguridad con altas exigencias en el tiempo de respuesta.
Esta primera especificación forma la base para modelos de información más extensos A continuación, el grupo de trabajo se ha fijado el objetivo de modelar datos de gestión energética en OPC UA sobre la base de Profienergy. Otros requisitos ya se encuentran en la fase de aclaración. Los grupos de trabajo también trabajan en estrecha colaboración en las especificaciones OPC generales, como el modelo de información de red base y la integración de dispositivos.
Un estándar de comunicación para Auto ID
30.07.2019/2016/XNUMX | XNUMX tiene la Asociación AIM-D en cooperación con el Fundación OPC lanzó un nuevo estándar de comunicación para dispositivos de identificación automática. El último SPS IPC Drives en Nuremberg mostró que este estándar es aceptado por muchos fabricantes de dispositivos y sus usuarios en todo el espectro de Auto ID. Harting estaba en el bote desde el principio.
Motivado por Siemens y Harting El grupo de trabajo de AIM para la integración de sistemas decidió en 2014 definir un estándar de comunicación nuevo, prometedor, independiente de la tecnología y el fabricante para la industria de Auto ID (identificación automática y adquisición de datos). Hasta ahora, muchos dispositivos se comunicaban a través de interfaces propietarias. Además, a menudo se aplican diferentes estándares de comunicación a diferentes tecnologías. En otras palabras, ya sea código de barras o UHF, RFID también influyó en la programación de la interfaz de comunicación del software a conectar. Estas circunstancias habían crecido históricamente.
Auto ID como tecnología base para la industria 4.0
Contenedores, placas de circuitos impresos, carrocerías de automóviles, camas de hospital y mucho más ahora se pueden identificar automáticamente gracias a la tecnología Auto ID, generalmente de forma completamente pasiva sin ningún trabajo de mantenimiento en el objeto. Con UHF RFID (también llamado RAIN RFID) el objeto mismo recibe una memoria. La información como la fecha de fabricación y la versión de firmware de una placa de circuito impreso se puede almacenar directamente, en este ejemplo en la placa de circuito impreso, sin fuente de alimentación, se puede recuperar de forma inalámbrica o se puede actualizar.
El Tecnología de identificación automática es ahora una herramienta evidente para crear una solución total, p. B. para realizar un centro logístico de almacén que funcione automáticamente. Las barreras de comunicación son indeseables. Qué tecnología de Auto ID se utiliza para qué propósito también debe decidirse por la aplicación y no por la interfaz de comunicación del dispositivo de Auto ID. Además, se rompen estructuras de comunicación clásicas como la pirámide de automatización. Hoy en día, un lector RFID se comunica directamente con un sistema ERP y con un PLC en la línea de producción.
Motivados por estas ideas y requerimientos, el grupo de trabajo AIM para definir una interfaz de comunicación basada en OPC UA. OPC UA es uno de los estándares para la implementación de arquitecturas de comunicación modernas y también figura en las especificaciones RAMI del gobierno federal sobre el tema de Industria 4.0. Además, OPC UA ya es compatible con muchos PLC y sistemas de software. La comunicación con la máquina y el sistema de base de datos en la nube es muy fácil de implementar. OPC UA es el estándar de comunicación de la industria de la automatización. Casi no hay proveedor para esta industria y casi ningún fabricante de máquinas que no ofrezca una interfaz OPC UA en la actualidad.
Húmedo estructura orientada a objetos OPC UA es muy adecuado para desarrollar un estándar de comunicación común para una amplia variedad de tecnologías de identificación automática. Las similitudes, como un método de escaneo para el reconocimiento simple de una identificación, se pueden definir en clases de nivel superior. Se pueden implementar características específicas en clases derivadas de esto para las tecnologías de identificación automática individuales. Con este mecanismo, también se pueden ingresar extensiones específicas del fabricante basadas en el estándar sin cuestionar la funcionalidad básica común.
Seguridad instalada de inmediato
La seguridad de las comunicaciones también es un tema importante. Los sistemas de comunicación aislados también son cada vez más raros en la producción y la logística. Como ya se mencionó, la integración vertical y horizontal de los sistemas de identificación automática es crucial hoy en día para crear una solución global. OPC UA ya ofrece varias opciones integradas mecanismos de seguridad.
Red de radio energéticamente eficiente para la fábrica de Industria 4.0
Esto también fue probado por la Oficina Federal de Seguridad de la Información (BSI). BSI ha confirmado que OPC UA ya ofrece mecanismos integrales para implementar la comunicación segura de datos. El BSI dice: "OPC UA se desarrolló bajo aspectos de seguridad y no contiene brechas de seguridad sistemáticas". Este aspecto no debe descuidarse para los sistemas de identificación automática. Después de todo, según los datos comunicados por el sistema AutoID, las máquinas y los procesos completos funcionan en gran medida de forma autónoma.
Los miembros de la asociación AIM generalmente consideraron importante el tema de la seguridad, no solo en términos de comunicación con PLC o sistemas informáticos. Por lo tanto, AIM Alemania tiene su propio grupo de trabajo en 2018 AutoID+Seguridad fundado. Este grupo de trabajo desarrolla recomendaciones para la acción sobre cómo usar la tecnología de identificación automática de manera segura.
En 2016, AIM Alemania presentó la nueva arquitectura unificada OPC para la especificación complementaria de identificación automática en la Hannover Messe antes. Los primeros dispositivos RAIN RFID disponibles en el mercado de Siemens y Harting estaban en uno aplicación de demostración demostrado en el stand de la Fundación OPC. La comunicación directa, por ejemplo con Microsoft Azure Cloud, no es un problema. La especificación de la interfaz está disponible gratuitamente para todos a pedido en info@aim-d.de. De esta forma, todos los PLC y sistemas backend pueden integrar esta interfaz directamente.
OPC UA ha ganado aún más importancia desde 2016. la adhesión de Volkswagen Los grupos de la Fundación OPC en 2018 muestran que uno de los sectores clave en Alemania y Europa, la industria automotriz, también considera importante a OPC UA. El 21 de mayo de 2019, la Iniciativa de Automatización de los Fabricantes Alemanes de Automóviles (AIDA), junto con la Asociación de Fabricantes Alemanes de Máquinas e Instalaciones (VDMA), en cooperación con la Fundación OPC, organizan un día informativo de OPC UA para proveedores de automóviles en Volkswagen en Wolfsburgo. Esto también muestra que los usuarios de la tecnología Auto ID exigen OPC UA.
Dispositivos de identificación automática con interfaz OPC UA
La especificación complementaria OPC Unified Architecture for Auto ID publicada en 2016 ahora se ha integrado en los dispositivos de muchos fabricantes de Auto ID. Como se pudo ver en el stand de OPC Foundation en SPS IPC Drives en noviembre de 2018, los dispositivos de código de barras, HF y UHF con una interfaz OPC UA ya están disponibles. Actualmente tenemos diferentes tecnologías de Auto ID, pero un estándar de comunicación común. Un uniforme, seguro Comunicaciones de Datos a una amplia variedad de dispositivos de diferentes fabricantes es, por lo tanto, una realidad basada en OPC UA, el estándar de comunicación preparado para el futuro en la industria de la automatización.
¿Sistemas Scada hoy? El probado y probado a lo largo del tiempo.
Por supuesto, los dispositivos de identificación automática de los fabricantes individuales siguen siendo diferentes. Los dispositivos tienen suficientes opciones de diferenciación. Solo el intercambio de datos está estandarizado. Esto simplifica la integración de la tecnología Auto ID. Gracias a seguridad incorporada Cuando se usa correctamente, aumenta la seguridad de la comunicación. Esto acelera la expansión de la automatización hacia la Industria 4.0.
Trabajo futuro del grupo de trabajo.
Sin embargo, el grupo de trabajo de integración de sistemas no terminó su trabajo en 2016. Los participantes trabajan constantemente para expandir y mejorar la especificación de la interfaz. Las tareas aquí son variadas. Un tema central es la simplificación de la interfaz para, desde el punto de vista de Auto ID, escenarios de aplicación más simples. Esto debería acelerar la implementación y la integración de la interfaz y eliminar obstáculos innecesarios. En el futuro, un escaneo simple de un objeto individual se puede realizar únicamente a través de variables. Las llamadas a funciones ya no son necesarias. El esfuerzo de implementación se reduce al mínimo.
Otro tema importante es el Integración de Sensordaten. En particular, la tecnología RAIN RFID se utiliza cada vez más para transmitir valores de sensores. De esta manera, los objetos se pueden identificar claramente, se pueden leer datos adicionales y se puede consultar el estado actual del objeto. También se puede consultar directamente información sobre si la transmisión está demasiado caliente, si el cuerpo está húmedo o si el contenedor está bien cerrado. A menudo, incluso sin baterías, es decir, de forma pasiva y sin trabajos de mantenimiento adicionales. Las tecnologías individuales se fusionan cada vez más. La tecnología de sensores clásica y la identificación automática están creciendo juntas.
AIM Alemania también abordó este aspecto en un grupo de trabajo adicional "RFID+Sensores" en 2018. Los resultados y recomendaciones de este grupo de trabajo, por supuesto, también se tienen en cuenta al expandir la interfaz basada en OPC UA. También hay un intercambio internacional a través de la asociación RAIN o AIM North America.
La última versión de OPC Unified Architecture para Auto ID Companion Specification por AIM Alemania en cooperación con la Fundación OPC se presentó en el Hannover Messe 2019. Los primeros resultados de los paquetes de trabajo mencionados anteriormente ya están incluidos aquí.
El establecimiento de OPC UA TSN está progresando
28.11.2017/XNUMX/XNUMX | Extractos del OPC UA TSN Pressekonferenz: representantes de ABB, Hirschmann, Bosch Rexroth, B+R, Cisco, Hilscher, Instrumentos Nacionales, Phoenix Contact, Schneider Electric, SEW-Eurodrive, TTTech y los consorcios internacionales Avnu Alliance, Industrial Internet Consortium y OPC Foundation explicaron en una rueda de prensa conjunta en el Unidades SPS IPC en Nuremberg su papel en el logro del objetivo común de garantizar la interoperabilidad de los dispositivos industriales basados en OPC UA sobre Time Sensitive Networking (TSN).
Conceptos básicos de OPC UA
¿Qué significa OPC UA?
OPCUA es un Protocolo de comunicaciones para la automatización industrial, que permite una transmisión de datos segura, independiente de la plataforma y del fabricante. Puede transmitir información sobre el estado de la máquina, datos de medición, parámetros de proceso y otros datos relacionados con la industria. La transmisión de datos es semántica y ya no es adimensional. Gracias a su arquitectura abierta, el protocolo ofrece una red perfecta de dispositivos de diferentes fabricantes. Por lo tanto, OPC UA tiene una importancia crucial para la Industria 4.0.
¿Qué es TSN?
Time-Sensitive Networking (TSN) es un conjunto de estándares desarrollados por Grupo de trabajo IEEE 802.1, cuyo objetivo es proporcionar mensajes deterministas en redes basadas en Ethernet. TSN permite una comunicación confiable en tiempo real a través de Ethernet y garantiza que los paquetes de datos se transmitan dentro de una ventana de tiempo específica. Esto es particularmente importante en las aplicaciones de Industria 4.0, Automóvilcomunicaciones y otras áreas donde la transmisión y sincronización de datos en tiempo real son cruciales. TSN utiliza una serie de mecanismos para garantizar esta comunicación en tiempo real, como sincronización de tiempo, programación de tráfico, calidad de servicio (QoS) y redundancia perfecta.
¿Qué significa OPC UA sobre TSN?
OPC UA sobre TSN combina las capacidades de OPC UA y TSN en una solución de comunicación unificada para la automatización industrial. Si OPC UA se implementa a través de TSN, OPC UA se convierte en el modelo de datos y el capa de comunicación, mientras que TSN como Medio de transporte Se utiliza para la transmisión de datos en tiempo real. Eso significa: interoperabilidad, comunicación en tiempo real, seguridad y seguridad futura. En general, OPC UA sobre TSN simplifica significativamente el panorama de la comunicación industrial y allana el camino para un sistema de comunicación uniforme, seguro y confiable para la fábrica del futuro.
Angela Struck es redactora jefe de Development Scout y periodista independiente, así como directora general de Presse Service Büro GbR en Ried.