Wie kommunizieren Maschinen und Peripheriegeräte miteinander?

Standards wie OPC UA stellen die Interoperabilität verschiedener Geräte und Systeme sicher und ermöglichen in einer zunehmend digitalisierten Produktion eine hersteller- und plattformübergreifende Kommunikation. Wir setzen OPC UA seit der K 2021 für Peripheriegeräte und verschiedene Komponenten ein. Als Wegbereiter von OPC UA in der Industrie durften wir als Mitwirkende des VDMA-Gremiums die Schnittstelle Euromap 84 für die Extrusion mitgestalten und in der Industrie etablieren. Die offene Architektur und einfachere Integration von OPC UA ist nicht nur eine Notwendigkeit für die Kommunikation unterschiedlicher Maschinen und -komponenten untereinander, sondern nun auch jener Kommunikationskanal, der den Datentransfer für Maschinenmodelle, Deep Learning und KI-Modelle bereitstellt.

Industrie 4.0 erfordert eine ganzheitliche Betrachtung aller Teilnehmer einer Spritzgießzelle, einschließlich der Kommunikation mit Peripheriegeräten und Robotern. Je höher der Integrationsgrad, desto größer der Nutzen für den Kunden. In der Engel CC300 bieten wir drei Stufen: Stufe 1 fasst Visualisierungsoberflächen der Peripheriegeräte auf einem Bildschirm zusammen, zum Beispiel mit VNC-Viewer und Webviewer. Stufe 2 integriert Geräte wie Temperier- und Heißkanalgeräte nahtlos in die CC300-Steuerungsvisualisierung. In Stufe 3 bietet Engel mit E-Temp, E-Flomo und IQ Temp Control die energieeffizienteste Temperierungslösung am Markt. Die vollständige Integration der Peripheriegeräte ermöglicht es, Linear- und Sechsachs-Roboter ohne spezifische Steuerungskenntnisse zu bedienen, was in Zeiten des Fachkräftemangels besonders wichtig ist. Der zunehmende Implementierungsaufwand durch die Vielzahl an Schnittstellen kann durch Standardisierung mittels   OPC UA deutlich reduziert werden. Wichtig für uns ist es, dem Kunden die Wahl der optimalen Peripheriegeräte zu bieten – denn in den seltensten Fällen kommen diese von einem Hersteller.

Wir haben es früh erkannt: OPC UA als internationaler Industriestandard ist elementar wichtig für eine effiziente Fertigung. Praktisch jede Spritzgießmaschine ist mit zusätzlicher Peripherie ausgestattet. Alle Komponenten sollten möglichst einfach und zuverlässig zusammenspielen – am besten von einer zentralen Steuerung aus und auf Basis synchronisierter Werte und Parameter. Voraussetzung dafür sind Kommunikation und Datenaustausch „in einer Sprache“. OPC UA ist hierfür die perfekte Lösung, da die Schnittstelle herstellerunabhängig und skalierbar ist, also für kleine Anlagen genauso geeignet wie für komplexe Fertigungszellen. Die Kommunikation erfolgt über Standard-Ethernet und einheitliche Steckverbinder. Mittels „Plug & Play“ wird ein Gerät automatisch erkannt und in die Steuerung inte-griert. Es gibt bei OPC UA auch keine Beschränkung der Datenmenge, und dank Authentifizierung, Autorisierung und Verschlüsselung ist für dreifache Sicherheit und Schutz vor unbefugtem Zugriff gesorgt.

Viele Industriebetriebe produzieren mit Anlagen verschiedener Lieferanten. Das führt oft zu heterogenen Ausstattungen, beispielsweise bei Steuerungen und Feldbussystemen. Diese Schnittstellen müssen harmonisiert und standardisiert werden, damit die Systeme miteinander kommunizieren und interagieren können und das gemäß den internationalen Standards und Normen. Mit OPC Unified Architecture (OPC UA) steht ein moderner und leistungsfähiger Kommunikationsstandard zur Verfügung, der sich weltweit in der produzierenden Industrie durchsetzt. Die Euromap-Normen definieren Standards für die OPC UA-basierte, herstellerübergreifende Kommunikation zwischen Maschinen und Peripheriegeräten (Euromap 82.1, 82.2, 82.3). OPC UA bringt damit die Voraussetzungen für die Kommunikation zwischen agierenden und erfassenden Systemen mit und ist ein wichtiger Bestandteil von Industrie 4.0.

Standards wie OPC UA sind für die Kommunikation zwischen Peripheriegeräten, Robotern und der Hauptsteuerung in der Kunststoffindustrie äußerst hilfreich. Gerade bei vollautomatisierten Produktionszellen, in denen oftmals Geräte und Systeme verschiedener Hersteller inte-griert sind, ermöglicht OPC UA durch seine offene und plattformunabhängige Architektur eine nahtlose Kommunikation zwischen diesen unterschiedlichen Komponenten. Dies erleichtert die Integration und ermöglicht effiziente Produktionsprozesse. Zusätzlich bietet die Skalierbarkeit und Flexibilität von OPC UA den Unternehmen die Möglichkeit, ihre Systeme schrittweise zu digitalisieren und nach Bedarf zu erweitern. Aus diesen Gründen verfügen alle Ewikon-Steuer- und Regelgeräte standardmäßig über OPC UA-Schnittstellen. Eine zentrale Rolle spielt OPC UA auch bei der umfassenden Überwachung von Prozessen. Bei unserer smart Control Prozessüberwachung ermöglicht erst die OPC UA-Schnittstelle die Anbindung einer beliebigen Anzahl an Peripheriegeräten sowie die Integration in komplette Produktionssteuerungssysteme.

In der Spritzgießindustrie setzt sich OPC UA als Standard immer weiter und vor allem auch international durch und treibt damit die Vernetzung auch über Herstellergrenzen hinweg weiter voran. Aufgrund der inhärenten Skalierbarkeit von OPC UA eignet sich dieser Kommunikationsstandard für jegliche Art der Kommunikation und Steuerungen unterschiedlicher Leistungsklassen. Einmal implementiert, steht das Protokoll für unzählige Anwendungen, Systeme und Geräte zur Verfügung, zum Beispiel für die Integration von Peripheriegeräten in eine Spritzgießverarbeitungszelle oder für die Kommunikation zwischen Peripheriegeräten. So kommunizieren beispielsweise auch unsere intelligenten Durchflussregler Flowcon plus mit den Tempro plus-Temperiergeräten über OPC UA. In einer integrierten Wittmann 4.0-Arbeitszelle lässt sich der Gesamtprozess sehr bequem und sicher über eine zentrale Steuerung – in der Regel ist dies die Maschinensteuerung – bedienen. Verantwortlich für die OPC UA-Kommunikation sowohl innerhalb der Arbeitszelle als auch nach außen ist aber nicht die Maschinensteuerung, sondern der Wittmann 4.0-Router, der mit einer restriktiven Firewall ausgerüstet ist. Mit der Etablierung von OPC UA auch in anderen Industriebereichen, zum Beispiel in der Automatisierung sowie der Kamera- und Sensortechnik, werden wir zukünftig weitere Anwendungen auf Geräteebene realisieren können.