Definition und Zweck:
OPC UA PubSub (Publish/Subscribe) ist eine wichtige Erweiterung des OPC UA-Standards, die für die effiziente, skalierbare und echtzeitnahe Kommunikation in der industriellen Automatisierung entwickelt wurde. Während der klassische OPC UA-Standard auf einem Client/Server-Modell basiert (Client fragt Server aktiv an), ermöglicht OPC UA PubSub einen nachrichtenorientierten Publish/Subscribe-Ansatz.
Das Hauptziel ist es, die Kommunikation in verteilten Systemen zu optimieren, insbesondere für Machine-to-Machine (M2M)-Kommunikation und Edge Computing-Anwendungen, die hohe Datenraten und geringe Latenz erfordern.
Funktionsweise und Vorteile:
- Publish/Subscribe-Modell: Publisher (z.B. SPS, Sensor) senden Daten zu einem bestimmten „Topic“ (Thema), ohne die Empfänger zu kennen. Subscriber (z.B. andere SPSen, Edge-Apps, Cloud-Dienste) abonnieren diese Topics und erhalten die Daten automatisch. Dies führt zu einer losen Kopplung der Kommunikationspartner.
- Effizienz: Nachrichten werden nur bei Bedarf gesendet und an alle Abonnenten gleichzeitig verteilt, was die Netzwerklast und den Ressourcenverbrauch reduziert.
- Echtzeitfähigkeit: OPC UA PubSub kann über verschiedene Transportprotokolle implementiert werden, darunter UDP/IP für schnellen Transport und insbesondere TSN (Time-Sensitive Networking) für deterministische Kommunikation in Echtzeit.
- Skalierbarkeit: Geeignet für eine große Anzahl von Publishern und Subscribern und für die Verarbeitung großer Datenmengen.
- Sicherheit: Behält die robusten Sicherheitsmechanismen von OPC UA (Authentifizierung, Verschlüsselung) bei.
- Flexibilität: Kann für verschiedene Anwendungsfälle (Steuerung, Monitoring, Edge-Analytics) eingesetzt werden.
Relevanz in Industrie 4.0:
OPC UA PubSub ist ein Schlüssel für die horizontale Integration und die Realisierung der Smart Factory von Industrie 4.0:
- Direkte M2M-Kommunikation: Maschinen können direkt miteinander kommunizieren, um ihre Prozesse zu synchronisieren oder Daten auszutauschen, ohne den Umweg über einen zentralen Server.
- Edge Computing: Lokale Daten können effizient zwischen Edge-Geräten ausgetauscht oder an lokale Analysedienste verteilt werden.
- Cloud-Integration: Einfache und effiziente Übertragung von aggregierten Daten an Cloud-Plattformen.
- Zukunftssichere Netzwerke: Insbesondere in Kombination mit TSN wird es zu einem mächtigen Werkzeug für die nächste Generation industrieller Netzwerke.
→ Siehe auch: OPC UA, Publish/Subscribe, TSN (Time-Sensitive Networking), Industrial Ethernet, Echtzeitfähigkeit, Industrie 4.0
