Kommunikationsstandards, die in Form von High-Level-Schnittstellen implementiert sind, sind eine wesentliche Voraussetzung für die Interoperabilität von Geräten und Diensten in den Bereichen Automatisierung und M2M. Natürlich sind sie auch eine Schlüsselanforderung für die Implementierung und den Betrieb neuer Technologien wie Industrie 4.0, Smart Home und Internet der Dinge (IoT). Neben dem sicheren Datentransport, der von einem Kommunikationsprotokoll selbstverständlich erwartet wird, sind standardisierte semantische Informationen erforderlich. Diese können durch die Verwendung von Metadaten bereitgestellt werden.

Der neue OPC UA-Standard, der nach wie vor als Client/Server-Protokoll-Stack implementiert ist, erfüllt die Aufgabe der vertikalen und horizontalen Gerätevernetzung in modernen Netzwerkumgebungen. Letztere sind meist heterogen strukturiert, vom PC bis hin zum kleinen Mikrocontroller. OPC UA-Lösungen sind bereits für PCs unter Windows- und Linux-Betriebssystemen verfügbar.

Die Portierung eines OPC UA-Servers oder eines OPC UA-Clients auf kleine Embedded-Geräte stellt eine echte Herausforderung dar. Die derzeitigen monolithischen Implementierungen des OPC UA-Protokolls sind für diese Aufgabe nicht geeignet. Eine Umstrukturierung der OPC UA-Stacks ist erforderlich, um sie skalierbar zu machen. Dies kommt einer Neuentwicklung gleich. Dabei müssen einige grundlegende und offensichtliche Systemkonzepte angewendet werden, darunter:

• Modulares Design

• Hardware-Abstraktion

• Objektorientierung

• Skalierbarkeit

Um die oben genannten Ziele zu erreichen, hat die EUROS Embedded Systems GmbH den OPC UA-Stack sowie die zugehörigen Anwendungsbibliotheken in der Programmiersprache ANSI C neu implementiert. Der Server wurde für den Single-Task-Betrieb konzipiert und vollständig asynchron implementiert.

Darüber hinaus hat EUROS Embedded Systems die resultierende, hoch anpassungsfähige OPC UA-Lösung in ihr Echtzeit-Betriebssystem EUROS integriert. Die Portierung des OPC UA-Stacks basierte auf der reinen TCP/IP-Implementierung des OPC UA-Standards. Auch das Software Development Kit (SDK) zur Entwicklung von Serveranwendungen wurde auf EUROS portiert. Da EUROS mehr als 8500 gängige Mikrocontroller-Varianten unterstützt, können Hersteller von Embedded-Systemen in allen Industrie- und Verbraucherbereichen – Medizintechnik, Automatisierung, Transportwesen, Kommunikationstechnik, Automotive usw. – problemlos einen OPC UA-Stack in ihre Lösungen integrieren.

Als Entwicklungs- und Konfigurationsplattform für diese Integration wurde das EUROS Embedded Studio® (EES) verwendet. Als universelle, Eclipse-basierte IDE erleichtert das EES die Entwicklung aller Phasen und Aspekte einer Embedded-OPC UA-Anwendung. Beginnend mit der Speicherbelegung (Memory Map) und der Auswahl der passenden Target-Verbindung kann der Benutzer die Systemsoftware und den Umfang des OPC UA-Stacks konfigurieren und anschließend die fertige Anwendung direkt auf der Zielplattform testen.