Single Pair Ethernet (SPE) reduziert den Verkabelungsaufwand, indem Ethernet-Kommunikation über nur ein verdrilltes Adernpaar erfolgt. Das schafft insbesondere für kompakte Feldgeräte neue Möglichkeiten hinsichtlich Baugröße, Installation und Kosten.
Ethernet Advanced Physical Layer (Ethernet-APL) baut auf SPE auf und erweitert den Einsatzbereich von Ethernet auf die Prozessautomatisierung. Die Technologie ermöglicht große Leitungslängen, unterstützt eigensichere Installationen in explosionsgefährdeten Bereichen und erleichtert die Einbindung von Feldinstrumenten in Ethernet-basierte Netzwerke.
5G ergänzt die kabelgebundene Kommunikation um leistungsfähige drahtlose Verbindungen. Vor allem mobile Maschinen, fahrerlose Transportsysteme sowie flexible und modular aufgebaute Produktionsanlagen profitieren von dieser Entwicklung. Durch geeignete Mechanismen zur Priorisierung und Steuerung des Datenverkehrs kann 5G auch Anwendungen mit hohen Anforderungen an Latenz und Verfügbarkeit unterstützen.
Im Zusammenspiel ermöglichen diese Technologien konvergente Netzwerke, in denen Information Technology (IT) und Operational Technology (OT) eine gemeinsame Infrastruktur nutzen können. Damit wird die bisher häufig praktizierte Trennung zwischen klassischer Steuerungskommunikation und übergeordnetem Datenaustausch zunehmend infrage gestellt. OPC UA FX verfolgt einen anderen Ansatz:
- Offene, standardisierte Kommunikation
- Ethernet als gemeinsame Netzwerktechnologie
- Integrierte Sicherheitsmechanismen und Informationsmodelle
- Durchgängige Datenkommunikation über verschiedene Automatisierungsebenen hinweg
An die Stelle isolierter Kommunikationslösungen soll ein gemeinsames industrielles Kommunikationsökosystem treten.
OPC UA FX: Spezifikation nimmt Gestalt an
Mit der Fertigstellung der Controller-to-Controller-Kommunikation (C2C) hat die OPC UA FX-Spezifikation einen wichtigen Meilenstein erreicht. Sie bildet zugleich die Grundlage für die weiteren Anwendungsfälle Controller-to-Device (C2D) und Device-to-Device (D2D). OPC UA FX erweitert die bestehenden OPC UA-Mechanismen um Konzepte, die speziell auf die Anforderungen der industriellen Echtzeitkommunikation zugeschnitten sind. Zu den wesentlichen Bausteinen gehören:
Die Automation Component beschreibt eine Automatisierungskomponente anhand eines standardisierten, modularen Informationsmodells. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Steuerung, einen Antrieb oder ein I/O-System handeln. Daten, Funktionen und Schnittstellen werden einheitlich beschrieben. Das erleichtert die Integration von Geräten unterschiedlicher Hersteller und unterstützt deren Wiederverwendbarkeit in verschiedenen Automatisierungslösungen.
Der Connection Manager übernimmt die Einrichtung und Verwaltung der Kommunikationsbeziehungen zwischen Steuerungen bzw. zwischen Steuerungen und Feldgeräten. Er legt fest, welche Teilnehmer miteinander kommunizieren, welche Kommunikationsparameter verwendet werden und wie die Verbindungen aufgebaut werden. Dadurch lässt sich der manuelle Konfigurationsaufwand reduzieren.
Offline-Engineering: Mit OPC UA FX können Kommunikationsbeziehungen und Gerätekonfigurationen bereits vor der eigentlichen Inbetriebnahme projektiert werden. Geräte, Verbindungen und Parameter lassen sich im Engineering-System festlegen und anschließend auf die reale Anlage übertragen. Dies unterstützt ein durchgängiges Engineering und vereinfacht die Inbetriebnahme komplexer Automatisierungssysteme.
Profile: Standardisierte Profile definieren, welche Funktionen und Eigenschaften ein Gerät bereitstellen muss. Unterstützen Geräte unterschiedlicher Hersteller dasselbe Profil, können sie hinsichtlich der spezifizierten Funktionen ein einheitliches Verhalten gewährleisten. Profile sind damit eine wesentliche Voraussetzung für die herstellerübergreifende Interoperabilität. Diese Profile sind auch die Basis für eine verpflichtende Zertifizierung in von der OPC Foundation autorisierten Testlabors. Zusammen schaffen diese Konzepte die Grundlage dafür, OPC UA nicht nur für den Informationsaustausch, sondern auch für die industrielle Echtzeitkommunikation einzusetzen.
Von Controller-to-Controller zu Controller-to-Device
Die C2C-Spezifikation definiert die zyklische Echtzeitkommunikation zwischen Steuerungen unterschiedlicher Hersteller. Sie beschreibt die erforderliche Architektur, die Informationsmodelle, die Netzwerkmechanismen und die Engineering-Konzepte. Auf dieser Grundlage werden die nächsten Anwendungsfälle entwickelt:
- Controller-to-Device (C2D): Kommunikation zwischen Steuerungen und Feldgeräten
- Device-to-Device (D2D): Direkte Kommunikation zwischen Feldgeräten
Damit soll OPC UA FX künftig auch die Kommunikation mit Antrieben, dezentralen I/O-Systemen und Feldinstrumenten abdecken. Parallel dazu ermöglicht OPC UA Safety die Übertragung sicherheitsgerichteter Daten über dieselbe Kommunikationsinfrastruktur. Die erforderlichen Mechanismen für funktionale Sicherheit werden dabei unabhängig vom zugrunde liegenden Transportnetzwerk bereitgestellt.
Dies ist der erste von zwei Teilen. Er stellt den Ansatz, das Prinzip und die Technologie von OPC UA FX vor: die Grundlagen des Standards, die Wegbereiter TSN, Ethernet-APL und 5G und die Bausteine der Spezifikation – vom Datenaustausch zwischen Steuerungen bis zum Weg in die Feldebene. Der zweite Teil erscheint in unserer nächsten Ausgabe 13/2026 und zeigt, was OPC UA FX für die Steuerungs- und Feldkommunikation konkret bedeutet, wie weit Implementierungen, Demonstratoren und Zertifizierung heute sind und welche Schritte als Nächstes anstehen. Wer nicht so lange warten möchte, liest den vollständigen Beitrag schon jetzt online – einfach den QR-Code scannen.
Zum Nachhören: Stefan Hoppe über OPC UA
Was hinter OPC UA FX steckt, beginnt beim Standard selbst. Stefan Hoppe, Präsident der OPC Foundation, erklärt in der Podcast-Folge ‚OPC UA und mehr‘ der Reihe 5 Minuten Automatisierung, wofür OPC UA heute gut ist, wie die Companion Specifications entstehen und welche Themen die OPC Foundation als Nächstes angeht. Ein Gespräch mit Kai Binder, 23 Minuten, erschienen im September 2021 – und ein guter Einstieg in die Thematik. Hier reinhören: tedo.link oder auf allen gängigen Podcast-Plattformen.
Teil 2 – Die nächsten Schritte
Damit steht das Fundament. OPC UA FX nimmt mit, was OPC UA stark gemacht hat – Informationsmodelle, integrierte Sicherheit und die Unabhängigkeit vom Transport – und bringt es auf die Feldebene, wo bislang getrennte Protokollwelten vorherrschen. Was das für die Praxis heißt – für Maschinenbauer, die Steuerungen und Feldgeräte freier kombinieren wollen, für Netzwerke, in denen Echtzeit- und IT-Daten dieselbe Leitung teilen, und für Hersteller, die ihre Produkte zertifizieren lassen – lesen Sie im zweiten Teil dieses Beitrags (tedo.link in der nächsten Ausgabe 13/2026.
