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Scada-Lösungen mit
dem Qt GUI Framework

Industrielles Monitoring in
Zeiten von Smartphones

Scada-Systeme müssen vor allem zuverlässig sein. Weil das auch oft gut funktioniert, erinnern die HMIs alter Anlagen zuweilen an die Optik von Windows 3.11. Mit dem C++ GUIFramework Qt lassen sich zuverlässige Scada-Lösungen so bewerkstelligen, dass die Oberflächen selbst Smartphone-Anwender zufriedenstellen können.

 (Bild: KDAB Deutschland GmbH)

(Bild: KDAB Deutschland GmbH)

Alte Scada-Lösungen legen gewissermaßen Zeugnis über die Langlebigkeit einer Infrastruktur ab. Im Zeitalter der Tablets und Smartphones braucht es allerdings zeitgemäße Technologien und Konzepte für eine attraktive Benutzerschnittstelle zur Anlage. Der Qt, C++ und OpenGL Spezialist KDAB Deutschland bietet seinen Kunden solche Lösungen an und setzt dabei ganz auf Qt. Warum ausgerechnet dieses Technologiegerüst zum Einsatz kommt, schildert dieser Artikel.

Nah an der Hardware bleiben

Scada-HMIs bilden in der Regel die Schnittstelle zu Geräten mit strengen Echtzeitanforderungen. Eine leicht verspätete Reaktion kann in bestimmten Fällen genauso schlimm sein wie eine Nichtreaktion. Mit dem C/C++-Backend von Qt können Entwickler Code so entwickeln, dass direkt mit der Hardware kommuniziert wird – ohne virtuelle Laufzeitumgebungen, kein zwischenzeitliches automatisches Speichermanagement oder unvorhergesehene Ereignisse. Die grundlegenden Bausteine jedes Scada-Systems sind speicherprogrammierbare Steuerungen (SPSen), Industriecomputer mit einer großen Anzahl von I/O-Ports, die zum Auslesen von Messgeräten oder zum Kontrollieren von Steuerungsstellgliedern verwendet werden. Die typische SPS-Implementierung bietet für die Datenweitergabe an Kontrolloberflächen ein Memory-Mapping für den Zugriff auf die Werte angeschlossener Hardware. Man muss also in der Lage sein, bestimmte Speicheradressen direkt zu lesen und zu schreiben. Dies ist mit C/C++ (und damit Qt) möglich.

Überall kompatibel anwendbar

Industrie-Kontrollsysteme sollten viele Datenquellen und deren Plattformen flexibel unterstützen. Qt ist auf Wunsch auf den Embedded-Systemen, auf Remote-Desktops und mobilen Geräten zugänglich. Weit verbreitete Echtzeitbetriebssysteme wie VxWorks, QNX, WinRT, Integrity und RTLinux werden von Qt direkt unterstützt, so dass die Software direkt auf der Plattform laufen kann. Qt unterstützt all diese Betriebssysteme ebenso wie konventionellere Desktop-Betriebssysteme wie man sie in Kontrollräumen finden könnte, sowie jene von Telefonen und Tablets. Am wichtigsten ist jedoch, dass für alle diese Plattformen von einer gemeinsamen Codebasis aus entwickelt wird, so dass Entwickler Komponenten erstellen, die in allen drei Umgebungen (Embedded, Desktop und Mobile) wiederverwendet werden können.

Moderne Interaktionskonzepte

Um ein gut benutzbares Scada-System zu erstellen, müssen auch moderne Elemente mit in die Benutzeroberfläche integriert werden. Wer würde heute umständliche Tastaturbefehle, 8-Bit-Grafiken und textlastige Menüs in neuen Systemen integrieren. Alle heute üblichen Bedienkonzepte und Verhaltensweisen der Benutzeroberfläche – wie Drag&Drop, Slider, Touch, Pinch und Zoom, Tabellen und Popups sind Teil von Qt. Das Erscheinungsbild des HMI lässt sich kundenspezifisch individualisieren oder an White-Label-Lösungen anpassen. Dies ist sowohl mit dem bewährten Qt-Widgets-Ansatz von als auch mit den dynamischeren Qt-Quick-Oberflächen möglich. Globale Styleänderungen können in wenigen Klassen vorgenommen werden, die sich dann im gesamten HMI auswirken.

Überwachen auch in 3D

Scada-Anwendungen erfordern heute mitunter dreidimensionale Modelle der zu automatisierenden Fabrikhallen, Gebäuden oder Anlagen. Auch dies ist mit Qt 3D möglich. Es bietet eine Reihe von Klassen mit denen 3D-Objekte geladen und hardwarebeschleunigt dargestellt werden können. Auch lassen sich existierende 3D-OpenGL Visualisierungen von Anlagen, Werkstücke oder Datendarstellungen nativ durch QOpenGLWindow in Qt-Anwendungen integrieren. KDAB bietet außerdem KUESA, eine Zusatzlösung die einen integrierten und vereinheitlichen Workflow für Grafikdesigner und Softwareentwickler ermöglicht um dynamische 3D Inhalte zu erstellen, zu optimieren und in 3D- oder hybride 2D/3D-Benutzeroberflächen zu integrieren. Wie Qt selbst kann KUESA sowohl auf eingebetteten wie auch Desktopplattformen eingesetzt werden.


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