OPC UA: die künftige Schnittstelle in der Wägetechnik

Die OPC UA-Schnittstelle – Hintergrund, Chancen und Fakten

Interview mit Rainer Junglas, SysTec-Geschäftsführer

Welche Anforderungen sind die Treiber für die Entwicklung einer herstellerübergreifenden Schnittstelle?

An die Schnittstellen von Wägesystemen zu speicher-programmierbaren Steuerungen oder ERP-Systemen werden immer höhere Anforderungen gestellt. Nicht nur die Übertragungs-Geschwindigkeit und die Möglichkeiten der Vernetzung mit anderen Geräten, sondern auch die Funktionsvielfalt der Kommunikations-Protokolle nimmt fortlaufend zu .

Die Bestrebungen im Rahmen von Industrie 4.0 gehen außerdem dahin, Schnittstellen in der Automatisierungstechnik herstellerunabhängig zu definieren, sodass Kunden flexibel sind. Darüber hinaus müssen sich im Internet of Things Automatisierungs-Komponenten automatisch identifizieren. Das gilt zukünftig auch für Wägesysteme.

Deshalb hat der VDMA zusammen mit der Uni Stuttgart das Projekt „Spezifikation OPC UA Schnittstelle Wägetechnik“ initiiert. Beteiligt sind deutsche Industrieunternehmen wie SIEMENS und SysTec sowie die PTB, um eine international anerkannte Hersteller-unabhängige Schnittstelle für Wägesysteme zu etablieren. Basis dieser Standardisierung ist das Kommunikationsprotokoll OPC UA (Open Platform Communication – Unified Architecture).

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.