Zwei Standards,
ein Ziel

Um Unternehmen eine möglichst schnelle Implementierung ihrer IIoT-Strategie zu ermöglichen, wurde eine gemeinsame Strategie für die Konnektivitätsstandards DDS und OPC UA gestartet. Real-Time Innovations als Anbieter der RTI Connext DDS Middleware erklärt beide Standards und warum sie sich weitgehend ergänzen.

Die OMG legt ihren Fokus auf eine bidirektionale Brücke zwischen DDS und OPC UA. (Bild: Real-Time Innovations)

Die OMG legt ihren Fokus auf eine bidirektionale Brücke zwischen DDS und OPC UA. (Bild: Real-Time Innovations)

Die OPC Foundation gilt als weltweit führende Gemeinschaft für Interoperabilitätslösungen, die sich auf OPC-Spezifikationen gründen und eine universelle Konnektivität liefern. Aufgabe der Gemeinschaft ist es, die Entwicklung, Einführung und Zertifizierung von OPC-basierten Produkten durch globale Zusammenarbeit zu fördern und sicherzustellen, dass OPC-Produkte in realen Anwendungen per Plug-and-Play funktionieren. Als Konnektivitätsstandard der OPC Foundation fokussiert OPC UA auf drei wesentliche Punkte: offene Datenkonnektivität, Erhaltung von Datenkontext sowie Datensicherheit. Dabei basiert er auf den neuesten Sicherheitsstandards und wird gleichermaßen von IT- und OT-Gruppen anerkannt. Bestehende OPC-UA-Server lassen sich erweitern, die Konfiguration erfolgt über OPC-UA-Clients. Der implementierte Standard ist plattformunabhängig, verfügt über standardisierte Internet- und IP-basierte Protokolle sowie eingebaute Sicherheitsfunktionen. Ein generisches Objektmodell, ein erweiterbares Typensystem sowie die Skalierbarkeit durch Profile ergänzen dies. Der Data Distribution Service (DDS) ist ein Daten-Konnektivitätsstandard für das Internet der Dinge. Die Offenheit und herstellerübergreifende Interoperabilität dieses Standards wird von der Object Management Group (OMG) sichergestellt. DDS fokussiert auf die Daten, was bedeutet, dass die Schnittstelle selbst die Daten enthält, die Infrastruktur diese Daten versteht und das System sie verwaltet. Zudem erstellt es Regeln, wie Anwendungen diese Daten austauschen. Zuverlässigkeit, Skalierbarkeit, Schnelligkeit und Kontrolle zählen zu den wichtigsten Eigenschaften: DDS erkennt die Daten automatisch, liest und schreibt sie in jedes Betriebssystem in jeder Sprache. Durch die einfache Redundanz und den Verzicht auf Server ist beim DDS-Standard eine zuverlässige Verfügbarkeit bei kontinuierlichem Dauerbetrieb von 99,999 Prozent gewährleistet. Reaktionen in Echtzeit garantieren Antworten unter 100us, sogar unter Last und bei komplexen Datentypen. DDS handhabt komplexe Datenflüsse und Status über eine datenzentrierte, selektive Quellenfilterung. Explizites Interface-Design ermöglicht eine einfache Systemintegration, Schnittstellen zwischen Teams und Software-Modulen bewältigt DDS problemlos.
Die OPC Foundation nutzt DDS als ein Kommunikationsmodell für OPC UA Pub/Sub. (Bild: Real-Time Innovations)

Die OPC Foundation nutzt DDS als ein Kommunikationsmodell für OPC UA Pub/Sub. (Bild: Real-Time Innovations)

DDS und OPC UA im Vergleich

Die Object Management Group strebt eine bidirektionale Brücke zwischen DDS und OPC UA an. Sind also ein OPC-UA-Server zu einem Controller sowie OPC-UA-Client-Anwendungen und eine DDS-Applikation vorhanden, kann ein Gateway die Abläufe zwischen OPC UA und DDS koordinieren. Der Fokus der OPC Foundation liegt darauf, DDS zu nutzen, um OPC UA Pub/Sub zu implementieren. Dabei ist das UDP-Profil (User Datagram Protocol) einfach aufgebaut und ermöglicht Datenbusfunktionalität. Während OPC UA eine gerätezentrierte Technologie für die Interoperabilität zwischen Geräten abbildet, stellt DDS im Vergleich einen datenzentrierten Ansatz für die Softwaresystemintegration dar. DDS implementiert eine globale Daten-Raum-Abstraktion und entkoppelt Anwendungen von Zeit, Ort und Datenstrom. Softwareteams verwenden den DDS-Standard, um Softwaremodule zu schreiben, die durch ein Datenmodell interagieren. OPC UA hingegen implementiert den Adressraum eines Node-Graphen von abstrahierten Geräten und entkoppelt Applikationen von Gerätedetails. Entwickler nutzen OPC UA, um Programme über ein Gerätemodell zu schreiben. Die Verwendung von DDS ist dann sinnvoll, wenn Entwickler gleichzeitig viele verteilte Softwaremodule entwerfen, dafür eine Systemarchitektur definieren und anschließend die Einzelkomponenten erstellen. Zu den Schlüsselfunktionen von DDS zählen der Verzicht auf Server für eine dynamische Konfiguration und einfache Redundanz, Peer-to-Peer für einen QoS-kontrollierten Datenfluss mit Standorttransparenz sowie Datenzentriertheit. OPC UA hingegen bietet sich an, wenn Entwickler Geräte konstruieren, die später integriert werden sollen. Die Schlüsselfunktionen von OPC UA umfassen eine Trennung des Geräte- vom Systemdesign, eine Bibliothek von Gerätemodellen sowie eine Client/Server-Bereitstellung. Ziel ist eine einfache gerätezentrierte Programmierung. So ergänzen sich beide Standards.

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