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Anlagen-Management per Leitsystem

Scada-Lösung als Analyse-Werkzeug

Anlagen-Management per Leitsystem

Flexibilität und Offenheit zählen zu den zentralen Anforderungen an Scada-Software. Leistungsfähige Systeme haben sich inzwischen von reinen Visualisierungslösungen zur umfassenden Anlagen-Informationssoftware entwickelt: Umfangreiche Analyse- und Berichtsfunktionen tragen zum schnellen Überblick zu Linienzustand und Kennzahlen bei. Gleichzeitig erleichtert Multitouch-Unterstützung die Bedienung.

Bild: Siemens

Im weltweiten Wettbewerb sind für Anlagenbetreiber neben monetären Gesichtspunkten höchstmögliche Produktivität, Verfügbarkeit und Qualität entscheidend. Ein Scada-System muss diesen Anforderungen Rechnung tragen, um am Markt erfolgreich zu sein. Über die gesamte Lebensdauer jeder Anlage sind Anpassungen, Erweiterungen oder neue Anforderungen zum Beispiel durch gesetzliche Vorgaben nicht nur wahrscheinlich, sondern die Regel. Um diesen Anforderungen zu begegnen, hat Siemes seine Lösung WinCC skalierbar ausgelegt: Das System kann mit den Anforderungen vom Einplatz- zu verteilten Server/Client-Systemen wachsen. Redundante Server sorgen für hohe Verfügbarkeit, der Einsatz von Web-Clients ermöglicht dem Anwender die Fernbedienung und -beobachtung über das Intra- oder Internet.

Relevante Prozessdaten im Blickfeld

Prozesse aller Branchen können nur dann bestmöglich gestaltet werden, wenn alle relevanten Prozessdaten verfügbar sind. Daher stand bei der Entwicklung der aktuellen Version des Scada-Systems auch eine effiziente und leistungsstarke Archivierung im Fokus. Integrierte Redundanzkonzepte tragen zur Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems bei. Für eine flexible Datenanzeige und -analyse unterstützt die Software nun eine lückenlose Archivierung und automatische Verdichtungsalgorithmen bis zu Wochen-, Monats- und Jahreszyklen als Basis für eine umfassende und detaillierte Berichterstattung. Eine leistungsstarke Komprimierung nach dem ‘Swinging-Door-Algorithmus’ minimiert dabei den Speicherbedarf.

Das System bietet integrierte statistische Berechnungen mit den Funktionen ‘Min’, ‘Max’, ‘Summe’, ‘Durchschnitt’ und ‘Integral’. Der Funktionsumfang wird durch die automatische Berechnung der Differenz und die nachträgliche Eingabe oder Korrektur von manuell erfassten Werten beziehungsweise Laborwerten erweitert. Für den Fall einer manuellen Änderung innerhalb automatisch generierter Archive müssen jedoch besondere Vorkehrungen getroffen werden: Die Kennzeichnung eines Wertes als ‘Handwert’, die Nachverdichtung sowie die Rückdokumentation durch eine automatisch generierte Bedienmeldung sind unabdingbar. Diese Nachvollziehbarkeit von Bedienhandlungen wird unter anderem in der Pharma- oder Nahrungs- und Genussmittelindustrie gefordert. In Kombination mit der Dokumentation von Projektierungsänderungen ist sie eine der Grundlagen für eine Validierung gemäß FDA (21 CFR Part 11) und der Nahrungs- und Genussmittel-Richtlinie EU 178/2002.

Webbasierte Analysen und Berichte auf Basis der in WinCC und Process Historian archivierten Daten. Bild: Siemens

Langzeitarchivierung auf hohem Niveau

Die in dem Leitsystem enthaltene Archivfunktionalität wird in der Version 7.2 zudem durch die Option ‘Process Historian’ erweitert. Die Langzeit-Datenablage archiviert zentral und in Echtzeit die während der Produktion anfallenden Prozesswerte und Meldungen. Die maximale Systemkonfiguration ist nicht auf ein System in einer Anlage begrenzt, auch die Daten mehrerer Projekte können gemeinsam archiviert werden. Die dabei entstehenden enormen Datenmengen zu verwalten, stellt besondere Herausforderungen an das eingesetzte Datenbanksystem.

Um Informationen möglichst zuverlässig und sicher vorzuhalten, wird daher der Microsoft SQL Server 2008 als Plattform eingesetzt. Der Process Historian wird auf einem zusätzlichen Rechner in das Leitsystem eingebunden; für höhere Sicherheit und Verfügbarkeit kann das Archiv auch redundant aufgebaut werden. Die Einrichtung der Datenbank wird per Konfigurator ausgeführt. Dieser unterstützt den Anwender bei allen datenbankspezifischen Einstellungen. Das Archivierungssystem kann zudem ohne Unterbrechung der Produktion an ein geändertes Datenaufkommen angepasst werden. Kurvenfenster oder Meldeanzeigen ermöglichen jederzeit den Zugriff auf alle archivierten Daten. Die integrierten statistische Funktionen geben dabei erste Hinweise auf mögliche Problemstellen.

Mit dem optionalen Information Server erhält der Anwender Zugriff auf historische Anlagen-Daten, die sich beispielsweise über ein Excel-Add-in anzeigen lassen. Bild: Siemens

Informationsvorsprung statt Datenflut

Die zuverlässige Archivierung langzeitrelevanter Daten liefert aber lediglich die Basis für spätere Optimierungen. Erst ein anlagenweites Berichtssystem ermöglicht es, die gesammelten Informationen sinnvoll zu verknüpfen. Damit können Anlagenbetreiber in einem zweiten Schritt kritische Anlagenbereiche erkennen und so durch Optimierungsmaßnahmen Mehrwert im Hinblick auf Kosteneffizienz und Produktivität generieren. Die Option ‘Information Server’ ist ein derartiges Berichtssystem. Basierend auf Microsoft Reporting Services stehen die Daten in einer web-basierten Berichtsplattform zur Verfügung – zielgruppenorientiert, zu jeder Zeit und an jedem Ort.

Durch die übersichtliche Aufbereitung von Archivdaten können Anwender so in kurzer Zeit detaillierte Berichte erstellen. Eine Vielzahl von Werkzeugen unterstützt den Nutzer bei der Erstellung und Verwaltung der Berichte. Mitgelieferte Vorlagen geben dabei Anregungen und zeigen unterschiedliche Anwendungsfälle auf. Der Anstoß der Berichte kann zyklisch, ereignis- oder bedarfsorientiert erfolgen. Fertige Berichte stehen über web-basierte Oberflächen im Microsoft Internet Explorer zur Verfügung und können parallel auch an einen E-Mail-Adressaten weitergeleitet werden. Das System unterstützt dazu das PDF-Format.

Zusätzlich können über Add-ins in ‘Word’ und ‘Excel’ auch Microsoft-Office-Anwendungen zur Berichtserstellung genutzt werden. Standardisierte Programmierschnittstellen gestatten Entwicklern, Verknüpfungen zwischen den archivierten WinCC-Daten zu realisieren. So können zum Beispiel vom Endanwender auf einfache Weise genau auf seine Bedürfnisse abgestimmte Reports mit dem integrierten Berichts-Designer von Microsoft erstellt und publiziert werden. Durch den Zugriff auf Prozessdaten ist sowohl eine zeitnahe Anpassung der Produktionsabläufe als auch ein Plant Asset Management über das Internet möglich.

Der Informationsgrad kann dabei auf die jeweiligen Zielgruppen abgestimmt werden: Der Manager erhält Produktionskennzahlen, der Qualitätsbeauftragte den Qualitätsbericht und das Wartungspersonal Informationen zu aktuellen Störungen. Diese Datenaufbereitung kann helfen, Schwachstellen schneller zu erkennen, Stillstandszeiten zu minimieren und damit Mehrwert hinsichtlich Produktivität, Verfügbarkeit und Kostenreduktion zu schaffen.

Unicode-Unterstützung für den globalen Einsatz

Maschinenbauer in Europa exportieren ihre Anlagen in die ganze Welt. Besonders im asiatischen Raum, aber auch in Regionen mit kyrillischer Schrift sind besondere Herausforderungen zu meistern, wenn ein Leitsystem länderunabhängig eingesetzt werden soll: Alle Oberflächen zur Laufzeit müssen in der Anzeigesprache jederzeit umschaltbar sein. Ist beispielsweise die Zielsprache chinesisch aktiviert, so kann ein europäischer Servicetechniker sich nicht oder nur schwer orientieren. Durch die Unicode-Unterstützung im Scada-System können alle Texte der Bedienoberfläche in das einheitliche Unicode-Format exportiert, übersetzt und wieder importiert werden. Auch regionale Sub-Sprachen sind einstellbar. Im laufenden Betrieb ist anschließend jeder Benutzer des Systems in der Lage, unabhängig von Betriebssystemeinstellungen, die Sprache seiner Wahl einzustellen.

Die Interface-Gestaltung des Leitsystems unterstützt unter anderem die Bildnavigation über Favoriten mit Wischgesten. Bild: Siemens

Multitouch-Bedienkonzepte für die Automatisierung

Die Popularität von Consumer-Geräten wie Smartphones hat zunehmenden Einfluss auch auf Bedienkonzepte von Produktionsanlagen. Das Erkennen von Gesten für Zoomen oder das ‘Wischen’ über den Bildschirm können die Bedienung von Software erleichtern. Simatic WinCC unterstützt in der aktuellen Version den Einsatz von Multitouch-Gesten für Zwei-Finger-Bedienungen. Die Funktionalität ‘Zooming’ lässt sich einfach mit Multitouch-Gesten umsetzen. Zusätzlich bietet das Leitsystem mit dem ‘Decluttering’ die Möglichkeit, Bildelemente in Abhängigkeit des eingestellten Zoomfaktors darzustellen. So lassen sich beispielsweise bestimmte Detailinformationen erst einblenden, wenn der Zoomfaktor die 150-Prozent-Marke überschreitet.

Multitouch-Gesten können aber auch für eine in der Industrie neuartige Navigation zwischen Prozessbildern umgesetzt werden. Dabei erfolgt die Bildanwahl durch Wischen über den Bildschirm anstatt über Bedienung einer Schaltfläche. Einen weiteren Vorteil bietet die Unterstützung der Zweihand-Bedienung, beispielsweise für die Integration von Sicherheitsfunktionen: Schalthandlungen sind dabei nur möglich, wenn zeitgleich eine zusätzliche Freigabeschaltfläche aktiviert wird. Zufällige oder unbewusste Schalthandlungen werden auf diese Weise verhindert.

 

Mehr als ‘nur’ ein Leitsystem

Bild: Siemens

Simatic WinCC empfiehlt sich durch Offenheit und Skalierbarkeit als Scada-System für den weltweiten Einsatz in allen Branchen. Durch die Optionen ‘Process Historian’ für anlagenweite Langzeitarchivierung in Echtzeit und ‘Information Server’ entsteht ab der Software-Version 7.2 ein umfassendes Anlagen-Informationssystem basierend auf WinCC. Die vielfältigen Analyse- und Berichtsfunktionen helfen, Optimierungspotenziale in den unterschiedlichen Anlagenbereichen zu erkennen. Daraus lassen sich Entscheidungen ableiten, um die Produktivität und Verfügbarkeit im Prozess zu steigern und dabei gleichzeitig Kosten zu senken. So erhält der Anwender neben voller Scada-Funktionalität an jedem Ort und zu jeder Zeit einen je nach Benutzer- und Anlageanforderungen anpassbaren Anlagenüberblick. Die Neuerungen der aktuellen Software-Version wurden auf der Messe SPS IPC Drives 2012 vorgestellt.