访谈-贝加莱工业自动化OPC UA释放全新活力

现代制造业所面临的最大挑战之一是系统互联，OPC UA是应对之道。OPC UA在统一传统控制层现场总线系统并实现一直到云端的无缝通信方面拥有巨大潜力。

——Sebastian Sachse
贝加莱开放自动化，技术经理

机床制造商exeron相信，OPC UA是发展之道。这一电火花加工（EDM）专家已经开发出了一个基于开放式IEC标准的通信解决方案。我们与来自exeron公司的软件专家Michael Lamparth和Paulus Kolb以及贝加莱开放自动化技术经理Sebastian Sachse坐下来，一起了解更多关于该OPC UA项目以及他们对未来的规划和期望。

为什么贝加莱如此投身于OPC UA？
Sebastian Sachse：针对现代制造业所面临的最大挑战之一，OPC UA是应对之道。无论你称之为工业4.0，工业物联网还是智慧工厂 – 只有在生产线中的所有组件都能够经由统一网络实现通信，我们为未来所设想的先进制造系统才能得以实现。从各个传感器一直到ERP和DCS层，缩小IT与OT之间的距离是达到工业物联网应用所需透明度的唯一方式。

各种不同的网络、现场总线系统和通信协议已经可用 – 为什么还要增加一个呢？
Sachse：恰恰是由于这一点：协议太多了。在一个典型的生产车间内，你拥有来自各种不同制造商的机器，每台机器都有各自的控制系统和现场总线或工业以太网。即使这些机器彼此独立运行，在调试和维护方面，你也需要花费更多时间和精力。

因此，如果你希望各个组件能够实现同步运行和通信……
Sachse：正是。在过去这种情况下，实际上是不可能实现的。你需要聘请专业人员，花时间和金钱对无数网关和接口进行编程和维护。此外，一旦你需要实时范围内的响应时间 – 例如，将机器人与注塑机同步 – 那么你就别指望了。

Kolb先生，您希望从实施OPC UA中获得什么？
Paulus Kolb：我们希望减少我们不得不支持的接口数量。我们的第一步是专注于机器本身的通信，但是OPC UA在我们行业内的潜力比这更大。从中长期来看，我们的目标是在开发和推动基于OPC UA的标准接口方面发挥积极作用，无论是用于M2M通信，还是用于集成车间数据采集和ERP系统。

那会有什么好处呢？
Kolb：接口标准化释放了我们的内部资源，并允许我们将精力集中于使我们的EDM和铣削解决方案可实现差异化的功能实现。在这条路上，我们并不孤单 – 统一的接口对涉及其中的每个人来说都是一个双赢的局面。凭借OPC UA，我们得到了实施它们的正确解决方案。

在您的机器中，第一个使用OPC UA的地方是哪里？
Kolb：第一个应用是将HMI系统连接至我们EDM线上的CNC控制器。EDM加工特有的一些要求阻止了我们使用通用控制器。因此，我们开发了专门的CNC控制器，并且 – 由于缺乏更好的替代方案 – 我们使用我们的HMI系统创建了一个专有接口。在过去20年的时间里，这种做法产生了一整套接口，因此exeron不得不使用我们自己的资源来对其进行开发和支持。诊断和维护选项同样如此。

exeron转向OPC UA花了多久？
Michael Lamparth：我们的第一步是分析我们的专有接口，并定义必要的数据对象。基于此，我们评估了该如何通过OPC UA实现这些对象及所需功能。我们通过评估采用CORBA标准的相似方法以及从斯图加特大学ISW研究所处获得了宝贵的见解。然后，我们研究了该如何用贝加莱解决方案完成整件事情。我们合作的结果是得到了一台原型机。

OPC UA在您的领域内还有哪些其它潜力？
Kolb：我们从我们的客户处看到的自动化程度越来越高，这意味着潜在需要支持的接口数量 – 贯穿整条生产线内外 – 也在增长。一个例子是我们为配备我们的工具/工件仓24小时运行而开发的扫描模块。多年来，我们已经定义众多接口，以适应机器控制和DCS系统中不同类型的扫描单元和工件仓。我们现在也想用OPC UA统一它们。

Lamparth：另一件事是我们并非唯一提供这些工件仓类型的厂商。而且由于其它机器也使用专有接口，因此单元控制系统制造商被迫处理各种各样的扫描单元及其各自的接口。按照常理，所有相关方面都将从能够以统一方式提供信息的接口中获益，这些信息包括工具位置等。OPC UA协议将适用于此。

这样的协议是否存在呢？
Lamparth：我们在这方面发挥了开创性的作用，并开发出了一种基于OPC UA的扫描接口供我们内部使用。它可以作为一个协议的蓝图，理想情况下将会由OPC基金会进行标准化。我们相信，一部分控制系统制造商将会非常感兴趣。现有系统当然可以通过网关连接，但是往前看我们设备的内部通信将全部采用OPC UA。当然我们也意识到，直到它逐渐完善并建立起标准，机器运营商才会在其规范中列出这种接口。之后他们才会开始使用它。

周围有很多实时协议。为什么一定要使用OPC UA呢？
Sachse：有很多原因。首先，OPC UA是一个完全独立且广泛认可的标准，可以将生产和IT的世界连接起来。它还能提供内置安全功能，确保数据得到安全、可靠的传输。然后还有一个非常关键的区别：OPC UA不仅可以传输数据，它还可以传输信息。

Kolb先生，您如何看待OPC UA的前景？
Kolb：很棒。目前的趋势如工业4.0和工业物联网以及正在进行的OPC UA开发 – 如开放源代码 – 正在缓解自动化金字塔各层标准化接口的开发和实施压力。在OPC UA之前，没有同时满足开放、安全、硬件独立、跨平台和可扩展的标准。所以，OPC UA第一次使得从ERP层一直到现场总线层都拥有统一的接口。这释放了全新的活力。

说到现场总线层 – 您怎么看待OPC UA的实时TSN扩展？
Lamparth：很难在这里做一个真正的评估，因为标准还在不断发展。然而，我们很乐意看到这一领域的确定性。在驱动器的标准接口中看到它将是非常好的，它将允许我们在不同厂商的驱动器之间轻松切换。现在，我们将会继续依靠像POWERlink这样的协议，它能在400微秒的循环周期内高度同步且确定地传输150字节的循环过程数据。OPC UA目前还无法做到，但是对于正在进行的开发将会进展到哪里我们拭目以待。