Prozessleitsysteme - Up to date

Die Anforderungen an die Prozessvisualisierungssysteme haben sich in den letzten Jahren enorm verändert. Alleinig das "Fenster zum Prozess" zu sein, genügt nicht mehr. Welche Ansprüche moderne SCADA-Systeme heute erfüllen müssen, lässt sich beispielhaft an der neuen Version 6 des Visualisierungssystems WinCC von Siemens spiegeln.

Die Anforderungen an die Prozessvisualisierungssysteme haben sich in den letzten Jahren enorm verändert. Alleinig das "Fenster zum Prozess" zu sein, genügt nicht mehr. Welche Ansprüche moderne SCADA-Systeme heute erfüllen müssen, lässt sich beispielhaft an der neuen Version 6 des Visualisierungssystems WinCC von Siemens spiegeln.

Nach einer rasanten Entwicklung in den 90er Jahren, die hauptsächlich von einer Standardisierung der Hard- und Softwareplattform in Richtung PC-basierte Systeme unter Microsoft Windows getrieben wurde, bieten moderne SCADA-Systeme mittlerweile eine hohe Funktionalität. Gleichzeitig haben sich jedoch in den letzten Jahren die Anforderungen gewandelt. Heute reicht ein einfaches "Fenster zum Prozess" häufig nicht mehr aus. Globalisierung und härterer Wettbewerb erfordern einen durchgängigen Informationsfluss über alle Betriebsebenen und -standorte hinweg sowie die Abbildung der Geschäftsprozesse in ein adäquates Softwaremodell, um ein Optimum an Produktivität und Qualität zu erzielen. Das hat auch Auswirkungen auf die Infrastruktur. Speziell die Prozessvisualisierung, als Schnittstelle zur Automatisierungsebene, muss auf jeden Fall in der Lage sein, mit dem Wachstum eines Unternehmens Schritt zu halten.

Jederzeit erweiterbar

Automatisierungs- und IT-Lösungen werden in der Regel nicht ins Leben gerufen, um dann für alle Zeiten unverändert zu bleiben, sondern sie sind in aller Regel einer permanenten Veränderung unterworfen. Natürlich gibt es auch das berühmte Werk auf der grünen Wiese, die Realität jedoch sieht normalerweise anders aus:

  • Modernisierungen betreffen nur bestimmte Anlagenbereiche und werden erst später ausgeweitet,
  • eine Anlage wird nachträglich um eine zusätzliche Fertigungslinie erweitert,
  • unterschiedliche Standorte eines Unternehmens sollen zentral überwacht werden,
  • die Prozessabläufe an einem Standort beziehungsweise in einem Unternehmen sollen optimiert werden, um Zeit und Kosten zu sparen.

Eine zentrale Rolle spielt bei solchen Aufgabenstellungen immer das Prozessvisualisierungs- oder SCADA-System (Supervisory Control and Data Acquisition), denn es befindet sich an der Schnittstelle zwischen Automatisierungs- und Produktionsleitebene. Es bildet zum einen das Fenster zum Prozess und stellt zum anderen aktuelle und historische Prozessdaten den überlagerten Leit-ebenen zur Verfügung. Um wachsenden Anforderungen begegnen zu können, muss die SCADA-Lösung jederzeit erweiterbar sein, ohne dass es dabei zu Technologiebrüchen kommt oder komplette Neuprojektierungen erforderlich sind. Investitionssicherheit ist also oberstes Gebot.

In der Version 6 bietet das Prozessvisualisierungssystem Simatic WinCC beispielsweise die geforderte durchgängige Skalierbarkeit, von der kleinen Einplatzlösung bis hin zur Client/Server-Lösung mit integriertem Historian und Bedienplätzen am Web. Powerpacks sorgen dafür, dass ein späterer "Aufstieg" nicht teurer kommt, als wenn sich der Kunde gleich für die komplexere Lösung entschieden hätte.

Sollen verschiedene Anlagenbereiche zentral überwacht werden, so muss dies heute parallel auch für Steuerungen unterschiedlicher Hersteller möglich sein. Aus Einplatzsystemen müssen über die Server- Option jederzeit koordinierte Bedienplätze geschaffen werden können. Unter WinCC sind so in einer zusammenhängenden Anlagenkonfiguration insgesamt bis zu 12 SCADA-Server und 32 SCADA-Clients einsetzbar. Die Server selbst können als verteiltes System konfiguriert sein. Die Verteilung der Gesamtapplikation beziehungsweise der Aufgaben auf mehrere Server ermöglicht ein wesentlich höheres Mengengerüst, entlastet den einzelnen Server und sorgt für eine gute Performance. Durch die Verteilung wird auch der Topologie einer Anlage Rechnung getragen.

Die heute geforderte hohe Verfügbarkeit (Minimierung der Ausfallzeiten) fordert von den Systemen die zusätzlichen Merkmale: redundante Serverarchitektur, redundante Prozesskommunikation sowie integrierte Systemüberwachung und -diagnose.

Bedienen und Beobachten ohne Grenzen

Die neuen Features

Mit der Version 6.0 erhält Simatic WinCC folgende neue Funktionen:

  • Durchgängige Skalierbarkeit: jetzt bis zu 12 redundante WinCC-Server und 32 WinCC-Clients pro Server.
  • Erweiterte Web-Technologie: Web-Server auf WinCC-Clients als Datenkonzentrator.
  • Historian im Basissystem: Daten- und Langzeitarchivierung mit hoher Datenkompression, Auslagerungsfunktionalität und Backup-Mechanismus.
  • Optimiert für IT & Business Integration: mit dem WinCC Historian als Informationsdrehscheibe, Clients und Tools für die Auswertung, offene Schnittstellen für die Inte-gration.
  • Neue offene Standards: Visual Basic for Applications (Automatisierung der Projektierung), Visual Basic Scripting (Runtime-Skripte), OPC HDA, OPC A&E.
  • Neue Optionen: WinCC/Dat @Monitor WebEdition, WinCC/ Connectivity Pack, WinCC/NetCC.

Ein modernes Prozessvisualisierungssystem ist mehr als nur die Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human Machine Interface). Es enthält auch Funktionalitäten, um Prozesswerte und -ereignisse zu archivieren und sie zu protokollieren. In der Vergangenheit wurden für die Automatisierungs- und die Produktionsleitebene (Production Management) in der Regel separate Archivierungssysteme beziehungsweise Datenbanken eingesetzt. Dieses behinderte jedoch einerseits den Informationsfluss und verursachte andererseits eine zusätzliche Belastung der Prozesskommunikation und der Steuerungssysteme, da die Daten aus dem Prozess teilweise mehrfach beschafft und ausgewertet werden mussten.

Aus diesem Grunde gehen die Hersteller verstärkt dazu über, integrierte Lösungen anzubieten. WinCC Version 6 integriert dazu erstmalig einen leistungsfähigen, skalierbaren Historian auf Basis des Microsoft SQL Server 2000 im Basissystem. Bereits in der kleinsten Einplatzlösung bieten sich dem Anwender somit eine Reihe von Möglichkeiten:

  • von der Archivierung aktueller Prozessdaten und -ereignisse
  • über eine Langzeitarchivierung mit hoher Datenkompression und Backup-Mechanismen
  • bis hin zu einer zentralen Informationsdrehscheibe in Form eines unternehmensweiten Historian Servers.

Dabei können bis zu 10000 Werte und 100 Meldungen pro Sekunde aufgezeichnet werden. Die Archive können schicht-, tages-, wochen- oder monatsweise strukturiert sein und sind als Umlaufpuffer organisiert. Abgeschlossene Einzelarchive (etwa ein Wochenarchiv) lassen sich auf den Langzeitarchiv-Server (Backup-Server) auslagern. Als Datenquellen dienen hierbei bis zu 11 WinCC-Server, Remote-OPC-DA-Server oder Remote-Datenbanken. Bei hohen Anforderungen an die Verfügbarkeit können durchgängig redundante Lösungen aufgebaut werden, mit redundanten WinCC-, Archiv- und Backup-Servern.

Im WinCC-Basissystem können bereits 512 Archiv-Variablen projektiert werden. Powerpacks lassen die Erweiterung auf bis zu 80000 Variablen zu. Für die Auswertung gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Clients:

  • SCADA-Clients mit voller B+B-Funktionalität,
  • Web-Clients für das Bedienen und Beobachten über das Web,
  • Management-Clients für aktuelle Prozess-Sichten und Statistiken über MS Excel,
  • Analyse-Clients für die Ermittlung von Optimierungs-Potentialen.