Mit TwinCAT OPC UA im Netz kommunizieren

Plattformunabhängiger und sicherer Datenaustausch

Beckhoff präsentiert auf der Hannover Messe 2008 die Implementierung der neuen OPC-UA-Spezifikation in seine PC-basierten Steuerungen. OPC ist ein etablierter und anerkannter Standard für den Datenaustausch zwischen Steuerung und HMI in der Fertigungs- und Prozessautomatisierung. Mit der neuen Spezifikation „Unified Architecture“ wird die Basis für eine plattformneutrale Kommunikations- und Informationstechnologie geschaffen. Die von UA zur Verfügung gestellte Skalierbarkeit, Netzwerkfähigkeit, Plattformunabhängigkeit und Sicherheit ermöglichen den Einsatz von der Steuerungs- bis in die MES- und ERP-Ebene. Das Potenzial von OPC UA zeigt Beckhoff auf der Hannover Messe im Application Park exemplarisch an Anwendungen aus den Bereichen Produktionstechnik und Robotik.

Beckhoff hat als OPC-UA-"Early Adopter" seine Produkte bereits Ende 2007 erfolgreich testen können; die Ergebnisse sind der "TwinCAT OPC UA Server" und der "TwinCAT OPC UA Client" für die Plattformen Windows XP und CE. Die bisherige OPC-Technologie gründete auf dem Microsoft-COM/DCOM-Modell und war damit auf Microsoft-basierte Betriebssysteme beschränkt. Der neue OPC-UA-Standard beruht auf TCP-Kommunikation und ist somit plattformunabhängig. Die integrierte UA-Datenverschlüsselung nach internationalen Sicherheitsstandards garantiert eine sichere Kommunikation zwischen Client und Server. Die TwinCAT-OPC-UA-Komponenten sind nicht nur für große Steuerungsplattformen, sondern auch für kleine, wie die Beckhoff Embedded-PCs der CX-Serie mit Windows CE als Betriebssystem, bestens geeignet.

Der Einsatz der TwinCAT OPC UA Server ist unkompliziert, da die OPC-Konfiguration in Netzwerken nahezu entfällt: Sobald eine SPS im Netzwerk verfügbar ist, kann per UA-TCP-Kommunikation direkt kommuniziert werden. Der UA-Server erkennt die im SPS-Programm für den UA-Zugriff markierten Variablen und stellt diese im Netzwerk zur Verfügung. Neben dem standardisierten Austausch von SPS-Prozessdaten bietet die Beckhoff-Lösung unter UA nun auch gerätespezifische Informationen und Dienste. Neben Hardwareinformationen, wie Plattform und Lüfterdrehzahl, können auch Softwareinformationen, wie die eingesetzte Betriebssystemversion, die MAC-ID, freier Speicher und Bildschirmauflösung, ausgelesen werden. Der Beckhoff-UA-Client unterstützt die Kommunikation mit anderen UA-Servern, z. B. Steuerungen anderer Hersteller. Diese werden direkt in den Datenaustausch mit TwinCAT eingebunden. Per Routing erfolgt der Datenaustausch zwischen der Office-/Serviceebene über diverse Transport-Gateways bis in die Maschinenebene.

OPC-UA- Anwendungen auf der Hannover Messe

Im Application Park demonstriert Beckhoff mit seinen Partnern diese neue Technologie an ausgewählten Beispielen aus den Bereichen Produktions- und Fertigungssteuerung sowie Robotik. Das Fraunhofer Institut IPA (Institut für Produktionstechnik und Automatisierung) hat frühzeitig das Potential des neuen UA-Standards erkannt und die Steuerung des mobilen Roboters Secur-o-bot zur Kommunikation mit OPC-/UA erweitert. Hr.Matthias Bengel, (IPA-Projektleiter,) kommentiert: „Mit OPC-UA steht uns eine sehr leistungsfähige Transportschicht, basierend auf internationalen Normen, zur Verfügung. Die in der UA-Kommunikation bereits integrierte Sicherheit, bestehend aus Authentifizierung und Verschlüsselung, ist gerade für die sichere und flexible Kommunikation mit mobilen Robotern optimal.“ Mittels des standardisierten Kommunikationsprotokolls erfolgt eine einfache Integration in größere Systeme und der Roboter kann übergeordnete Funktionen, wie automatische Patrouillenfahrt, Aufnehmen von Sensordaten, automatische Alarmmeldung oder Fernabfrage einzelner Sensorwerte, sicher und in Echtzeit realisieren. Der mobile Roboter wird von einem Beckhoff Industrie-PC C6920 mit Windows XP Embedded gesteuert. Die bestehende IPA-Steuerungssoftware konnte mit TwinCAT I/O leicht an den echtzeitfähigen Feldbus EtherCAT angebunden werden.