OPC UA: l’interface future
OPC-UA : SysTec fait partie du groupe de projet "Spécification OPC UA, interface technologie de pesage". Aller à l’interview OPC UA.
Quels types d'exigences sont à l'origine du développement d'une interface inter-fabricants ?
Les interfaces entre des systèmes de pesage, des automates programmables industriels ou encore des systèmes ERP doivent répondre à des exigences de plus en plus élevées. Non seulement la vitesse de transmission et les possibilités de mise en réseau avec d'autres appareils, mais aussi la diversité fonctionnelle des protocoles de communication sont en constante augmentation.
Dans le cadre de l'industrie 4.0, des efforts sont également déployés pour définir des interfaces dans les techniques d'automatisation indépendamment des fabricants afin de pouvoir garantir aux clients une certaine flexibilité. Dans cette lancée, les composants d'automatisation doivent s'identifier automatiquement dans l'Internet des objets. À l'avenir, ceci s’appliquera également pour les systèmes de pesage
C’est pour cela que le VDMA (Association allemande des constructeurs de machines et d'équipements), en collaboration avec l'Université de Stuttgart, a initié le projet "Spécification OPC UA, interface technologie de pesage''. Y participent des entreprises industrielles telles que SIEMENS et SysTec ainsi que la PTB (note : agence nationale de métrologie de la République fédérale d'Allemagne) afin d’établir une interface internationalement reconnue et indépendante des fabricants pour des systèmes de pesage. Le protocole de communication OPC UA (Open Platform Communication – Unified Architecture) constitue la base de cette standardisation.
Qui certifie les normes OPC UA et quand la publication est-elle prévue ?
L’OPC Foundation est le consortium industriel neutre qui certifie les standards OPC UA, comme c'était déjà le cas pour les machines-outils à commande numérique et les robots, par exemple. Pour le moment, la spécification que nous avons créée conjointement est disponible pour examen par la Fondation OPC, et la publication officielle est prévue pour 2021.
Sur quel protocole est basé OPC UA ?
L’interface est basée sur TCP/IP et peut utiliser des réseaux Ethernet existants. Dans un premier temps, cette interface ne fonctionne pas en temps réel, mais elle peut être développée pour devenir une solution capable de fonctionner en temps réel dans une mise en œuvre ultérieure sur TSN (Time Sensitive Networking). Cela nécessitera alors des commutateurs et des routeurs correspondants.
Quelles informations sont transmises avec OPC UA ?
En utilisant le protocole OPC UA pour la technologie de pesage, les valeurs de poids enregistrées sont transmises avec les informations d’état de la balance. Les commandes pour la mise à zéro et le tarage de la balance, connues des protocoles de communication Ethernet ou PROFINET, sont également standard.
D’autres commandes et paramètres varient en fonction de leur application. Des balances automatiques pour le pesage individuel (trieuse pondérale), des balances simples (p. ex. les balances de réservoir), des ponts-bascules, des balances continues (p. ex. des balances à bande et des balances de dosage différentiel), des balances de remplissage automatique, des balances de comptage, des balances de recettes et des balances de totalisation automatique (balances de réception/chargement) ont été spécifiées. Pour chacune de ces applications, une spécification de protocole obligatoire pour tous les fabricants a été créée. Le fabricant est toutefois libre d’implémenter des paramètres et des commandes additionnels spécifiques au fabricant.
Quels objectifs dans la technologie de pesage peuvent être atteints en utilisant l’interface OPC UA ?
L’exploitant de la balance profite tout d’abord de l’opportunité de pouvoir échanger les systèmes de pesage de différents fabricants entre eux ou d’utiliser une interface standard lors de la mise en réseau de plusieurs systèmes de pesage. Dès que les plus grands fabricants de systèmes ERP proposeront l'interface de technologie de pesage OPC UA, on peut s’attendre à ce que celle-ci soit mentionnée dans de nombreuses demandes pour des systèmes de pesage.
Pour le futur niveau de développement des réseaux TSN, il sera possible de remplacer à la fois la fonctionnalité de réseaux Ethernet et celle de réseaux de bus de terrain par un seul réseau TSN, étant donné que les paquets de données volumineux et les signaux à temps critique peuvent être transmis par TSN. Fabricants ainsi qu’exploitants de systèmes de pesage en bénéficieront de la même manière.
Wer zertifiziert die OPC UA-Standards und wann ist eine Freigabe zu erwarten?
Die sogenannte OPC Foundation ist das neutrale Industriekonsortium, das OPC UA-Standards zertifiziert, so wie es zum Beispiel bereits für CNC-Maschinen und Roboter realisiert wurde. Zurzeit liegt die von uns gemeinsam erstellte Spezifikation der OPC Foundation zur Prüfung vor, die offizielle Freigabe wird in 2021 erwartet.
Auf welchem Protokoll basiert OPC UA?
Die Schnittstelle basiert auf TCP/IP und kann vorhandene Ethernet-Netzwerke nutzen. Zunächst ist diese Schnittstelle nicht echtzeitfähig, kann aber in einer späteren Umsetzung auf TSN (Time Sensitive Networking) zu einer realtimefähigen Lösung weiterentwickelt werden, die dann aber entsprechende Switches und Router voraussetzen wird.
Welche Informationen werden mit OPC UA übertragen?
Mit dem OPC UA-Wägetechnik-Protokoll werden die gemessenen Gewichtswerte zusammen mit Statusinformationen der Waage übertragen. Kommandos zum Nullstellen und Tarieren der Waage, so wie man sie auch von Ethernet- oder PROFINET-Kommunikations-Protokollen kennt, sind ebenfalls Standard.
Weitere Kommandos und Parameter unterscheiden sich je nach Anwendung. Spezifiziert wurden dazu selbsttätige Waagen für Einzelwägungen (Catchweigher), einfache Waagen (z.B. Behälterwaagen), Fahrzeugwaagen, kontinuierliche Waagen (z.B. Bandwaagen und Differentialdosierwaagen), selbsttätige Abfüllwaagen, Zählwaagen, Rezepturwaagen und selbsttätige totalisierende Waagen (Annahme-/Verladewaagen). Für jede dieser Anwendungen wurde eine eigene Protokoll-Spezifikation erstellt, an die sich dann alle Hersteller halten müssen. Dem Hersteller ist allerdings freigestellt, zusätzliche Hersteller-spezifische Parameter und Kommandos zu implementieren.
Welche Ziele können durch den Einsatz der OPC UA-Schnittstelle in der Wägetechnik erreicht werden?
Zunächst profitiert der Waagen-Betreiber davon, dass er Wägesysteme verschiedener Hersteller untereinander austauschen kann oder bei Vernetzung mehrerer Wägesysteme eine einheitliche Schnittstelle einsetzen kann. Sobald die führenden Hersteller von ERP-Systemen die OPC UA-Wägetechnik-Schnittstelle anbieten werden, ist zu erwarten, dass diese in vielen Anfragen für Wägesysteme genannt werden wird.
In der zukünftigen Ausbaustufe in TSN-Netzwerken werden gleichzeitig die Funktionalität von Ethernet- und die von Feldbus-Netzwerken durch ein einziges TSN-Netzwerk ersetzt werden können, da sich sowohl große Datenpakete als auch zeitkritische Signale über TSN übertragen lassen. Sowohl Hersteller als auch die Betreiber von Wägesystemen werden dann gleichsam davon profitieren.