Så byggs framtidens IT-nät i industrin – Nya delar i central standard

2020-11-11
Månadens standard november 2020

OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) är en arkitektur för beskrivning och utbyte av data i industrin, som togs fram för att lösa problemet med att överföra data mellan olika datasystem i ett företag. Efterhand har OPC UA, inte minst i Tyskland, kommit att ses som en av hörnstenarna i arbetet med det som ofta kallas Industri 4.0. Den har antagits som internationell standard och ny del av den öppnar för en koppling till realtidsnät – TSN – för att dra nytta av 5G.

OPC UA är alltså mer än ett kommunikationsprotokoll – arkitekturen omfattar också bland annat datamodeller och interaktionskoncept. Trots det har den kanske av många kommit att ses som ännu ett protokoll eller ännu en fältbuss, men det är nog dags att tänka om på den punkten.

Även om OPC UA inte är helt färdigt eller heltäckande har intresset ökat kraftigt på senare år. Det beror förstås på de egenskaper som OPC UA har, men också på ett ihärdigt arbete av stödorganisationen OPC Foundation, och på att OPC UA också tagits om hand i IEC. Det är alltså ett öppet och tillverkaroberoende system med möjligheter för företag att göra anpassningar för sina tillämpningar och att få dem sanktionerade och spridda så att de också kan användas av andra, så kallade Companion specifications.

OPC-UA kan förstås som en sorts ”middleware”. Arkitekturen är modulär och skalbar och kan sättas ihop på olika sätt för att bygga upp, säkra och hantera kommunikation i industrisystem, från inbyggda system till molnbaserade plattformar. Det betyder att OPC-UA är särskilt lämpat för modulära system och lösningar och för system som består av undersystem av olika slag.

OPC-UA har från början varit uppbyggt som ett client-serversystem. Med den nya PubSub-funktionen, som beskrivs i den nya SS-EN IEC 62541-14, finns nu även möjligheten till kommunikation peer-to-peer, alltså mellan enheter och undersystem på samma nivå. Därmed kan OPC-UA fullt ut användas på verkstadsgolvet för att förbinda styrenheter, sensorer och andra komponenter. Det innebär även en möjlighet för molnbaserade tillämpningar med en stor mängd datakällor.

Samtidigt öppnas för användning av OPC-UA tillsammans med TSN, Time sensitive network, alltså nät med låg latens. TSN har tagits fram inom IEEE och ska efter vidare utveckling fastställas som internationell standard IEC/IEEE 60802. Den ses som den länk som effektivt och praktiskt taget i realtid ska förbinda 5G med nät i industri och infrastruktur, alltså inte minst med system uppbyggda med OPC-UA enligt IEC 62541.

I Tyskland rekommenderas därför OPC-UA för arbetet att omsätta idéerna för ”Industri 4.0” i praktiska resultat, både av elektroindustriorganisationen ZVEI och maskinindustriorganisationen VDMA, som också koordinerar arbeten med att ta fram Companion specifications tillsammans med intresserade medlemsföretag och organisationer.

Även om OPC-UA funnits ett tag, de första delarna antogs som internationell standard redan 2011, är det inte så känt och det finns en utbildningspotential. Det finns även en del utveckling och anpassning kvar att göra, t ex för att säkerställa en friktionsfri övergång från redan installerade system. En introduktion finns i SEK TR 62541-1 som i vinter kommer i en ny version som också behandlar PubSub. Även SEK TR 62541-2 om säkerhet kommer ny i vinter. Alla nya och reviderade delar 3 – 14 har just fastställts som svensk standard.

OPC-UA fungerar även tillsammans med de säkerhetsprinciper som beskrivs i IT-säkerhetsstandarden IEC 62443 för industriella automationssystem, bland annat konceptet med zoner och kanaler. Också den standarden kommer från gruppen IEC TC 65, Industrial-process measurement, control and automation, i den internationella standardiseringsorganisationen IEC. Svenska företag, högskolor och myndigheter deltar i IEC TC 65 genom spegelkommittén SEK TK 65 Industriell processtyrning inom SEK Svensk Elstandard.

Att IEC TC 65 har en central position i arbetet med den smarta industrin illustreras också av några andra aktuella projekt där, som ett administrativt informationsskal för interoperabilitet (IEC 63278), modulära system i processindustrier (IEC 63280) och en revision av IEC 62682 om larmsystem och larmhantering i processindustrin.

Internationella standarder från IEC brukar också antas som europeisk standard och fastställs som svensk standard av SEK Svensk Elstandard. Standarder skrivs i samarbete, av dem som vill bidra och se resultat. Fler svenska företag, högskolor och myndigheter är välkomna att kontakta SEK Svensk Elstandard. Den som inte deltar i arbetet med att ta fram och underhålla standarderna, utan bara läser och använder dem, kan ha sitt standardbibliotek lätt tillgängligt på nätet, läs mer om SEK e-standard.