»Die Vision ist real«

Meinung/Interview

Stefan Hoppe - Als Mitarbeiter von Beckhoff Automation wurde er 2010 zum Präsidenten der OPC-Europa in der OPC-Foundation ernannt. Seitdem treibt er den Gedanken der Interoperabilität in der Daten-Kommunikation voran. Wie das mit dem Protokoll OPC-UA gelingt und wie man vom Feldgerät bis in die MES-Ebene sicher und branchenunabhängig kommuniziert, berichtet Hoppe im Interview.

24. Mai 2012

Vor sechzehn Jahren bin ich als Softwareentwickler bei Beckhoff Automation für den Bereich Connectivity ins Berufsleben gestartet und es gehörte von Anfang an zu meinen Aufgaben, den damaligen OPC-Standard Data Access umzusetzen. Durch den direkten Kontakt zu Kunden konnte ich die Vorteile aber auch Schwachstellen der damaligen OPC-Technologie gut einschätzen. Somit besitze ich das nötige technische Basiswissen, bin aber auch ein Netzwerker. Und diese Kombination kann ich in der Position als OPC-Präsident gut einsetzen. Denn bei der OPC verfolgen Menschen aus unterschiedlichen Unternehmen die Vision, Daten auf einem internationalen Standard vom Feldgerät bis hin zur SAP-Ebene austauschen zu können. Es geht also darum ein Netzwerk von Mitstreitern aufzubauen, die ebanfalls Spaß daran haben, diese Vision umzusetzen.

Welche Ziele oder Vorgaben hat die OPC an ihre Ernennung geknüpft?

Unser Ziel ist es, den Interoperabilitätsgedanken von OPC voranzubringen. Es geht darum, Daten- und Informationen zwischen Geräten unterschiedlicher Hersteller vom Feldgerät bis in die IT-Enterprise-Ebene austauschen zu können, unabhängig vom Betriebssystem und der Programmiersprache und in einer gesicherten Art und Weise. Weltweit arbeiten daran viele Menschen aus unterschiedlichen Firmen seit vielen Jahren und bringen ihr Know-how ein. Meine Aufgabe sehe ich darin, diese Ziele zu transportieren und in unterschiedlichen Branchen bekannt zu machen. Über die Aktionen stimme ich mich wöchentlich mit dem OPC-Welt-Chef ab. In den vergangenen zwei Jahren hat das OPC-Europateam viel angeschoben – darauf bin ich durchaus stolz.

Was haben Sie bisher konkret erreicht?

Um die OPC bekannter zu machen, sind wir auf vielen Messen aufgetreten, haben Flyer in vier Sprachen erstellt und ein europäisches Netzwerk geknüpft quasi als Advisory Board. Wir haben Videos in Zusammenarbeit mit SAP und dem CPU-Hersteller ARM produziert. Dort zeigen wir etwa, wie eine Java-App auf einem Android-Tablet über OPC-UA mit einer auf C++ programmierten Applikation in einem Windows-Embedded-CE-Gerät kommunizieren kann oder eine C-Sharp-App von Windows 7 zu einem C++ Server unter Linux. Zudem haben wir einen jährlichen OPC-Day Europa ins Leben gerufen, 210 Teilnehmer aus 16 Ländern haben diese Chance zum Netzwerken bisher genutzt. Wir arbeiten aber auch an der technischen Seite, zum Beispiel in Kooperation mit der PLC Open im Bereich der SPS-Steuerungen.

Wie unterscheidet sich die Kommunikation über OPC von der Kommunikation mit einem Feldbus?

OPC-UA ist daher kein Feldbus, da die Technologie nicht primär auf Determinimus ausgelegt ist und sich zum Beispiel nicht für Motion-Anwendungen eignet, wo immer Achsen verfahren werden. In der Automatisierungspyramide ist OPC-UA eine Ebene über den Feldbussen angesiedelt. OPC-UA ist durchaus schnell und arbeitet im kleinen Milli-Sekundenbereich und ist somit das deutlich bessere Modbus-TCP. Es gibt zunehmend Feldgeräte, die keinen Determinismus benötigen, aber per TCP performant erreichbar sind. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn man eine Pumpe ansteuert, die ja nur ein- oder ausgeschaltet werden muss.

OPC-UA eignet sich also besonders für die Prozessindustrie?

Genau, denn dort sind beispielsweise solche Pumpen-Applikationen oder Durchflussmessungen typisch. Aus diesem Grund stellt etwa Endress+Hauser einen OPC-UA Zugriff bis in seine Feldgeräte integriert zur Verfügung. Siemens hat das ebenfalls schon gemacht und stellt aktuell einen Motorstarter und -Optimierer vor, in den OPC-UA integriert ist. Denn ob ein Motorstarter eine oder zehn Millisekunden später angeschaltet wird, das ist erstmal zweitrangig. Über OPC kann man das entsprechende Feldgerät jedoch konfigurieren, Parameter auslesen oder setzen. Um unsere Vision der Prozessindustrie noch näher zu bringen, sind wir auch auf der Achema vertreten. Die OPC finden Sie auf dem Stand der Field Communication Lounge in Halle 11.

Mit OPC-UA hat die OPC eine neue Version herausgebracht, worin liegen die Besonderheiten?

Neben der Unabhängigkeit vom Feldbus, dem Betriebssystem und der Programmiersprache bietet OPC-UA fertige Kommunikationsstacks in C-Sharp, C++ und Java. Damit können Applikationen nicht nur Daten austauschen sondern auch Informationsmodelle anbieten. Die Vorgängerversion OPC Classic hat rein auf der DCOM-Technologie von Microsoft basiert. OPC Classic hat mit einem Treiber gearbeitet, der auf den Windows-PC installiert war, wo die Visualisierung läuft. Und dieser Treiber hat die Kommunikation zu der untergelagerten Steuerung hergestellt. Mit OPC-UA ist das anders, das kann man direkt bis in kleine Embedded-Geräte hinein integrieren oder auch ins SAP. OPC-UA wird auf dem Draht ausgetauscht. Es ist nicht mehr nötig, Software zu installieren. Unified Architecture liefert aber auch Security basierend auf internationalen Standards direkt im Stack.

Um Sicherheit müssen sich Anwender also gar nicht mehr kümmern?

Man muss sie nur noch anwenden. In den fertig auscodierten Stacks der OPC Foundation ist die gesamte Security von der Authentifizierung bis hin zum Transport der Daten mit Verschlüsselung ja schon integriert. Der Anwender entscheidet dann selbst, ob er etwa die Security-Authentifizierung nutzen möchte oder eben nicht, weil er bereits in einer sicheren und abgeschotteten Umgebung arbeitet.

Welche Vorteile hat ein Anwender ansonsten, wenn er auf OPC-UA umsteigt?

Letztlich das viel leichtere Engineering, da er keine fremden Softwaretreiber auf seinem PC installieren muss. So entfallen auch Probleme mit der Gewährleistung.

Wie ist es überhaupt möglich, mit nur einem Protokoll von der Feldebene bis in die MES-Ebene zu kommunizieren?

Ja, dies ist keine Vision mehr sondern technische Realität. Früher war es so, dass Protokolle in speziellen Branchen gewachsen sind. Und dann wurde meist der Datenaustausch kombiniert mit einem Informationsmodell für eine bestimmte Branche. Ein BAC-Net-Protokoll ist etwa auf die Gebäudeautomation zugeschnitten, kann aber nur Daten in diesem Bereich austauschen, da es nur Objekte aus der Gebäudetechnik kennt. OPC hat sich davon völlig losgelöst, die Art der Daten ist bei uns nicht festgelegt. Wir stellen nur einen fest gefertigten Satz von Funktionen zur Verfügung. Dazu zählt, wie man die Daten mit Hilfe von Security austauscht, wie man in ein Gerät von außen hinein browsen kann und genau die entsprechenden Daten auslesen kann. Und deswegen ist UA komplett branchenunabhängig. Und die Vision, vom kleinsten Feldgerät bis in die SAP-Ebene zu kommunizieren, ist real.

Wie weit verbreitet ist OPC-UA im Moment?

Da OPC letztendlich eine Initiative ist, die vor 15 Jahren aus der Automatisierungswelt heraus entstanden ist, ist die Adaption in diesem Bereich im Moment größer und höher als in anderen Branchen. Im jährlichen europäischen Interoperability-Test bei Siemens haben diesmal mehr Firmen OPC-UA getestet als das ältere Klassik-OPC. Bei den klassischen SPS-Automatisierungsanbietern sind Siemens und Beckhoff führend und bieten Produkte seit dem Jahr 2008 an – beide Firmen haben ihre UA-Produkte im europäischen OPC-Labor testen und zertifizieren lassen. Aber auch alle anderen nicht nur europäischen Steuerungshersteller arbeiten daran, OPC-UA umzusetzen und machen derzeit erste Gehversuche mit Kunden. Die Toolkit- und OPC-Dienstleister Ascolab, Softing und Unified Automation haben viel zu tun, weil neben dem Maschinenbau auch andere Branchen erkennen, dass die UA-Kommunikationsplattform ihre Anforderungen erfüllt.

Können Sie ein paar konkrete Beispiele aus der Prozessindustrie nennen, wo OPC-UA schon eingesetzt wird?

Windturbinen, die in der Nordsee stehen, sind derzeit schon mit OPC-UA an die IT-Infrastruktur angeschlossen. In der Wasserwirtschaft wird OPC-UA genutzt, um den Wasserstand von Talsperren zu kommunizieren. Interessant ist dabei, dass die Daten dank automatischer Zwischenpufferung auch noch zur Verfügung stehen, wenn zwischenzeitlich die TCP/IP-Verbindung abbricht.

Wie schaut es in der Fertigungsindustrie aus?

Generell ist OPC in der Fertigungsindustrie der De-Facto-Standard der Kommunikation zwischen Steuerung und Visualisierung – aber auch andere Einsatzgebiete kommen dazu. Das IPA in Stuttgart setzt beispielsweise im Bereich der mobilen Roboter schon seit 2008 auf OPC-UA.

Inwieweit vertragen sich Sicherheit und Offenheit von OPC UA?

Um es nochmal auf den Punkt zu bringen: Früher benötigte man eine IT-Abteilung, um ein unsicheres Protokoll durch einen gesicherten VPN-Kommunikationskanal zu bekommen. OPC-UA kann auch direkt durch eine unsichere IT-Infrastruktur kommunizieren – der standardisierte Zugriff mit integrierter Sicherheit ist der Schlüssel. Die OPC Foundation hat sich nicht selbst neue Security-Mechanismen ausgedacht, sondern IT-Standards wie x509 Zertifikate, SSL Verschlüsselung integriert.

Laut Ihrer Aussage macht OPC-UA Steuerungen austauschbar. Warum arbeiten die Steuerungshersteller trotzdem mit Ihnen zusammen?

Die Zusammenarbeit der OPC-Foundation mit der PLCopen hat zu einer Umsetzung einer Vision geführt: Ein identisches SPS-Projekt basierend auf dem PLCopen-Standard IEC61131-3 wird per OPC-UA als Datenmodell semantisch identisch nach außen aus der Steuerung zugreifbar. In einfachen Worten: Der Zugriff für Visualisierung und MES in die Steuerung ist immer exakt identisch, wenn die Steuerungen die gleichen Daten anbieten. Für diese Vision des effizienten Engineerings arbeiten die Hersteller zusammen. Für Kunden bedeutet dies, dass die Steuerung transparenter wird, und genau das wollen Kunden. Wir heben den Gedanken der Interoperabilität quasi auf die nächste Stufe.

Um nochmal auf die Prozessindustrie zurückzukommen: Im Bereich der Feldgeräteintegration gibt es mit der FDI nun einen Standard. Welche Auswirkung hat das auf das OPC-Protokoll?

OPC-UA bildet die Kommunikationsinfrastruktur für verschiedene Standards. Das gilt auch für FDI, wo OPC-UA integraler Bestandteil des Standards ist. Bei FDI wird das Datenmodell nach OPC-UA-Vorgaben aufgebaut. Außerdem kann die Client/Server-Kommunikation für die Konfiguration der Feldgeräte über OPC-UA abgewickelt werden. Somit entstehen mit der Verbreitung von FDI auch wieder neue Anwendungsfälle für OPC-UA. Wir schreiben ja nicht vor, was genau kommuniziert werden muss. Und deshalb suchen Organisationen wie die FDI auch die Zusammenarbeit mit uns.

Partner zu finden, ist für die OPC also kein Problem?

Nein. Die Herausforderung liegt im Moment darin, dass wir unsere Technologie OPC-UA auch in anderen Branchen bekannter machen. Nur so können wir das, was wir schon entwickelt haben, anderen zur Verfügung stellen, damit die nicht auch wieder bei null anfangen. Insgesamt wird dann der Kuchen für alle größer.

Erschienen in Ausgabe: 04/2012