Vom PC zur Leitwarte

Scada-Systeme - Ein neuer Trend verändert den Markt: Die Scada-Visualisierung in der Maschine läuft über preiswerte Bediengeräte. Die direkte Integration in übergeordnete Leittechniken ist dabei selbstverständlich.

30. März 2007

Waren früher einfachste 7-Segment-Anzeigen oder simple Grafiken üblich, um Zustände von Maschinen oder Anlagen anzuzeigen, sind heute HMI-Visualisierungen auf Basis von PC- oder Embedded-Plattformen Standard. Seit einigen Monaten zeigt sich ein neuer Trend, der bald den gesamten Markt verändern wird: Die Scada-Visualisierung in der Maschine - auf der preiswerten Embedded-Plattform mit direkter Integration in übergeordnete Leittechniken Im Unterschied zum HMI (Human Machine Interface/ Mensch-Maschine- Schnittstelle) wird unter einem Scada-System (Supervisory Control And Data Acquisition) ein erweiterter Funktionsumfang um die Mensch-Maschine-Schnittstelle herum verstanden.

Die Mensch-Maschine-Schnittstelle ermöglicht dem Maschinenführer, die Maschine zu bedienen, die Anlagenzustände zu beobachten sowie in den Prozess einzugreifen. Scada-Systeme umfassen Überwachung, Steuerung und Datenerfassung technischer Prozesse. Dabei enthalten Scada-Systeme zusätzlich zu den HMI-Funktionen zahlreiche weitere Funktionen: Alarmverarbeitung mit Alarmverteilung auf Mobiltelefone oder per E-Mail, Daten-Logging-Funktionen mit Datenbank-Zugriff sowie Soft-SPS oder Skripting-Engine. Letztere dienen dazu, Prozesse oberhalb der Steuerungsebene zu regeln. Auch Reporting-Funktionen - wie ausgefeilte Chargen-Protokolle - sind oft zu finden. Während sich die führenden Scada-Hersteller in den letzten Jahren auf die Integration der Leittechnik in die Unternehmensprozesse konzentriert haben, ist ein neuer Markt für klassische Scada-Anwendungen auf neuen, preisgünstigen Embedded-Plattformen entstanden.

Die Marktführer im Visualisierungsgeschäft haben heute die MES(Management Execution System)-Ebene nahezu überflüssig gemacht. Sie bieten eine direkte Integration ihrer Produkte in die ERP(Enterprise Ressource Planning)-Welt an, zum Beispiel in SAP. Die Marktführer haben dabei die Windows-CE-Geräte mit ihren sich ständig erweiternden Funktionen zum Teil unterschätzt und das Marktpotenzial nicht gesehen.

Seit kurzem sind Scada-Funktionen auch auf Geräten mit dem Betriebssystem Windows CE verfügbar. Mit der neuen Version Windows CE 6.0 werden die Funktionen der Embedded-Plattformen noch umfassender. Die Hardware wird besser genutzt, und große Speicher werden unterstützt. Durch diese Vorteile sowie durch den attraktiven Preis der Embedded-Systeme können die klassischen Scada-Funktionen auch in kleinen und preiswerten Maschinen genutzt werden.

So werden Integration und Durchgängigkeit mit übergeordneten Leitsystemen auch im preissensitiven Maschinenmarkt immer interessanter.

Single Point Engineering

Während der Markt bei Embedded-Systemen und PC-basierten Scada-Leitwarten viele unterschiedliche Produkte mit unterschiedlichen Funktionen bereithält, setzt Phoenix Contact auf eine weitgehende Integration von Engineering und Kommunikation. Embedded-HMI-Geräte sowie Leitstände und Leitwarten auf Scada-Basis werden dann mit derselben Software betrieben. Das Engineering der Gesamtlösung vereinfacht sich, und auch die Kommunikation zwischen den Systemen wird einfacher. Die Visualisierung der gesamten Maschine oder Anlage erfolgt durch ein so genanntes ›Single Point Engineering‹.

Mit der Visualisierungs-Software Visu+ von Phoenix Contact können Projekte für Windows-32- sowie Windows-CE-Systeme erstellt werden. Auch Geräte mit Java-konformem Web-Browser können mit in das System eingebunden werden.

Die Umstellung eines Projektes von einer Plattform auf die andere erfolgt automatisch beim Laden des Projektes auf die ausführenden Geräte. Das Projekt kann ohne Anpassungen des Anwenders auf Windows-32- oder Windows-CE-Systeme hochgeladen und gestartet werden. Der Anwender kann die Projekte auf die ausführende Hardware hin optimieren. Projekte können so zwischen großen und kleinen Maschinen direkt skaliert werden, was gerade im Sondermaschinenbau ein großer Vorteil beim Engineering ist.

Da in diesem Fall auf den HMI-Geräten an der Maschine die gleiche Scada-Visualisierung läuft wie in der Leitwarte oder im zentralen Maschinenrechner, wird der Datenaustausch zwischen den Systemen mittels Visu+ organisiert. Dazu werden proprietäre Protokolle - zum Beispiel auf TCP-Basis - genutzt. Gleichzeitig stehen offene Standard- Protokolle wie ModBus TCP oder OPC XML zur Verfügung, um die verschiedenen Stationen miteinander zu koppeln.

Scada-Funktionen auf kleinen Embedded-Plattformen in der 400-Euro-Klasse - früher unvorstellbar - sind heute Wirklichkeit. Zwar besitzen diese Plattformen nicht die Leistungsfähigkeit eines PC, aber sie reichen für zahlreiche Anwendungen aus. Bei wachsenden Anforderungen ist durch die nahtlose Skalierbarkeit mit der PC-Plattform ein Wechsel auf leistungsstärkere Geräte ohne weiteres Engineering jederzeit möglich.

Bei der Hardware der Embedded-Plattformen setzt Phoenix Contact auf die ARM(Acorn Risc Machine)-Technologie, die bei äußerst geringer Verlustleistung eine hohe Rechenleistung ermöglicht. Außerdem setzt Phoenix Contact auf die Embeddedx86- Technologie, die ebenfalls mit geringer Verlustleistung arbeitet.

Innovation im Maschinenbau

Berührungssensitive Monitore (Touchpanels) sind selbst bei Bildschirm-Diagonalen von vier Zoll möglich, kleinere Geräte besitzen Tasten. Diese kleinen, aber leistungsstarken Geräte werten mit ihrer Scada-Funktionalität auch kleine Maschinen auf und erhöhen deren Bedienungskomfort erheblich.

Immer mehr Maschinen-Einsatzgebiete verlangen heute Funktionen, die bisher bei kleinen Maschinen nicht üblich waren. Häufig fällt dabei der Begriff FDA CFR 21 Teil 11 - Code of Federal Regulations 21 Teil 11. Dabei handelt es sich um ein Regelwerk der amerikanischen Food and Drug Administration (FDA), das unter anderem den Zugang zur Maschinenbedienung sowie die Protokollierung der Maschinendaten regelt. Zahlreiche gängige HMI-Systeme erfüllen diese Anforderungen kaum. Die Integration der Scada-Visualisierung in kleine Embedded-Geräte kommt hier den Anforderungen des Marktes entgegen. Mit Visu+ können die Anforderungen der CFR 21 Teil 11 auch auf preisgünstigen Bediengeräten erfüllt werden.

Claus Kühnl, Strategisches Marketing der Business Unit Automation Systems,

Phoenix Contact

FAKTEN

¦ Der Trend, Scada-Visualisierungen auf kompakten Bediengeräten zu ermöglichen, wird sich verstärken.

¦ Gründe sind veränderte Anforderungen des preissensitiven Maschinenbaus in Bezug auf Integration in übergeordnete Leitsysteme sowie die Regeln der FDA CFR 21 Teil 11.

¦ Dabei zeichnet sich im Hardware-Bereich ein neues Wettrennen um die besten Plattformen im unteren Preisbereich ab.

¦ ARM-Architekturen und hochintegrierte x86-Architekturen bieten permanent Innovationen bei Leistung, Preis und Verlustleistung.

Erschienen in Ausgabe: 02/2007