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Gebäude- und Industrieautomation bis in die Cloud

Im Standard verbunden

Eine zentrale Herausforderung in einer zunehmend vernetzten Welt ist der sichere, standardisierte Daten- und Informationsaustausch zwischen Geräten, Maschinen und Diensten auch aus verschiedenen Branchen. Ist innerhalb der Gebäudeautomation BACnet der Defacto-Standard für den Datenaustausch, so ist in der Industrieautomatisierung OPC UA als Standard gesetzt für Industrie 4.0. Die Informationsverarbeitung ist hier insbesondere für kleine und mittelständische Unternehmen eine Herausforderung.

 (Bild: OPC Foundation Europe)

Frank Schubert, Beckhoff präsentiert die sichere, standardisierte Umsetzung ‘OPC UA for BACnet’ mit dem Gateway von ConnexSoft und den Lösungen der Firmen aquametro, Beckhoff, Danfoss, GFR, Iconics, Kieback&Peter, Loytec, Moxa, Samson, thermokon. Daten können so standardisiert, sicher und bi-direktional bis in die Cloud skalieren. (Bild: OPC Foundation Europe)

Im November 2016 hat die Plattform Industrie 4.0 eine Checkliste veröffentlicht, welche die Produkthersteller befähigt, ihre Produkte in den Kategorien Industrie 4.0 Basic, Ready oder Full einstufen und bewerben zu können: Bereits die niedrigste Stufe listet bei dem Kriterium Industrie-4.0-Kommunikation die Anforderung, dass das Produkt im Netzwerk online per TCP/UDP oder IP mit mindestens dem Informationsmodell von OPC UA ansprechbar sein muss. Wer also mit dem Produktstempel Industrie-4.0-enabled werben will, muss OPC UA-fähig sein – integriert oder per Gateway. Explizit wird auch die Eigenschaft der Informationsmodellierung von OPC UA hervorgehoben.

BACnet, MQTT oder OPC UA?

Viele kleinere und mittlere Unternehmen schalten bei Informationsmodellierung bereits ab. Und überhaupt: Wird hier OPC UA mit BACnet verglichen und sollte nicht sowieso MQTT genutzt werden, da BACnet oder auch OPC UA direkt bis in die Cloud nicht funktioniere? Zunächst: Der Schlüssel für IIoT und Industrie4.0 liegt nicht in den Protokollen und auch nicht in den Rohdaten, sondern in den Informationen – also dem Verständnis und der Bedeutung der Daten und deren sicherem Austausch. Und genau hier treten BACnet und OPC UA nicht gegeneinander an, sondern die Kombination beider liefert eine herausragende Bedeutung: OPC UA ist primär kein Protokoll, sondern viel mehr ein Framework für industrielle Interoperabilität: Die Beschreibung der objektorientierten Informationen kommen dazu aus dem BACnet Standard. OPC UA liefert die Interoperabilität in andere Branchen mit Zugriffsrechte und der integrierten IT-Security und dem bi-direktionalen Informationstransport bis in die Cloud. Das deutsche BSI hat die Ergebnisse der OPC UA-Sicherheitsanalyse bereits im April 2016 veröffentlicht und sich dabei sehr positiv über OPC UA geäußert. Beim Gebäudeautomatisierer verbleibt damit die volle Kontrolle über die Daten, das heißt er kann sie gezielt und kontrolliert verteilen und somit auch an Big Data und der Analyse seiner Daten monetär teilhaben.

Um Daten auszutauschen, vereinigt OPC UA zwei Mechanismen für die Umsetzung unterschiedlicher Szenarien:

  • Ein Client-Server-Modell, in dem OPC UA-Clients die dedizierten Dienste des OPC UA-Servers nutzen. Dieser Peer-to-peer-Kontext wird genutzt für den sicheren, bestätigten Informationsaustausch – aber mit Einschränkungen in der Anzahl der Verbindungen.
  • Ein Publisher-Subscriber-Modell, bei dem ein OPC UA-Server konfigurierbare Untermengen von Informationen für eine beliebige Anzahl Zuhörer verfügbar macht. Diese Broadcast-Verteilung an viele agiert unter dem Aspekt ‘Fire and forget’ als unbestätigter Informationsaustausch.

OPC UA bietet beide Mechanismen – wichtig ist aber: Sie sind losgelöst vom eigentlichen Protokoll umgesetzt. So stehen TCP und HTTPS für die Client-Server sowie UDP, AMQP und MQTT für das Subscriber-Modell zur Verfügung. Die Frage „per BACnet oder OPC UA oder MQTT in die Cloud?“ stellt sich also nicht: BACnet Objekte gemappt in OPC UA stehen über viele Mechanismen – auch MQTT – direkt zur Verfügung, und zwar standardisiert und sicher.

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