Im Folgenden erfahren Sie, wie Edge Computing die Datenerfassung schneller und zuverlässiger macht, wie mobile Technologie den Status quo in der Anlage verändert und wie die Zusammenarbeit innerhalb der SCADA-Entwicklergemeinschaft allen zugute kommt, vom Endanwender bis zur gesamten Industrie.
Inductive Automation hat sich schon immer für Wasser- und Abwasserversorger eingesetzt und bemüht sich, kostenlose Ressourcen und erschwingliche Lösungen für Organisationen mit begrenzten Budgets bereitzustellen und ihnen so zu helfen, hochmoderne Systeme zu entwickeln.
Die Ausführungen in diesem Artikel sind zwar Hauptsächlich auf die USA bezogen, mit MPI-Technologies haben Sie aber auch im deutschsprachigen Raum einen lokalen, zuverlässigen Ansprechpartner für Ignition!
Edge Computing bringt die Datenverarbeitung näher an die Quelle für schnellere Berichte
Um die Effizienz zu maximieren und die immer strenger werdenden Vorschriften einzuhalten, benötigen Wasser- und Abwasserversorger Zugang zu Echtzeitdaten von allen ihren Standorten – auch von denen in abgelegenen Gebieten. Bei herkömmlichen Abfrageprotokollen können die Daten jedoch nur alle 15 Minuten empfangen werden, wobei die Daten gesammelt und an einen weit entfernten zentralen Server weitergeleitet werden, was die Latenzzeit erhöht.
„Manchmal sind Daten, die schon ein paar Minuten alt sind, zu alt, um noch nützlich zu sein“, sagt Crayton White, Automatisierungsintegrator bei Contact Automation, Inc.
Kritische Daten an entfernten Standorten sind ebenfalls anfällig für einen Verlust. „Viele Kunden haben mit Problemen wie schlechtem Wetter zu kämpfen, bei denen sie sagen müssen: ‚Okay, wir werden Daten verlieren‘, und dann müssen sie damit umgehen und verlieren die Sichtbarkeit“, sagte Travis Cox, Co-Direktor für Vertriebstechnik bei Inductive Automation.
Edge Computing reduziert die Datenlatenz durch die Installation von Servern oder anderen Computergeräten auf oder neben den Geräten in der Fabrik, so dass die Daten so nah wie möglich an der Quelle verarbeitet werden können, was zu einer geringeren Bandbreite und damit zu geringeren Kosten führt. Durch die lokale Abfrage und die Möglichkeit, Daten lokal zu speichern und weiterzuleiten, können die Betreiber auf mehr Daten zugreifen und diese schneller abrufen, da sie sich in unmittelbarer Nähe befinden und nicht über ein Satellitennetzwerk übertragen werden, so Cox.
Die Datenintegrität ist ebenfalls geschützt. „Die Daten einer Sekunde werden über eine Woche lang gespeichert. Wenn also die Verbindung ausfällt und wiederhergestellt wird, kann das System mit diesen Daten weiterarbeiten“, so Trent Boudreaux, Direktor für technische Dienste bei The Integration Group of Americas Inc. (TIGA).
Ignition Edge bietet Softwarelösungen für die Datenerfassung, die Visualisierung und das Systemmanagement am Rande des Netzwerks, die es den Anwendern ermöglichen, bestehende Infrastrukturen auf das MQTT-Protokoll zu migrieren, um eine End-to-End-IIoT-Architektur zu implementieren. Die Software kann auch in Legacy-Hardware eingebettet werden, um die Sichtbarkeit über lokale HMIs zu gewährleisten.
White führte ein komplettes SCADA-Upgrade für Sylvan Lake in Alberta durch, bei dem das Versorgungsunternehmen von einem herkömmlichen SCADA-System auf Ignition mit MQTT-Technologie umgestellt wurde, was die Umstellung von 21 Wasser- und Abwasserstandorten auf ein SCADA-System beinhaltete. „[Ignition Edge] hat die Hardwareanforderungen an den einzelnen Standorten wirklich reduziert“, sagte White. „Es vereinfachte die Aufrüstung des Edge-Systems, indem nur die Funkhardware ausgetauscht wurde. Ich musste weder die Steuerungssysteme noch sonst etwas ersetzen.
„Sie hatten eine vollständige und zuverlässige Kontrolle mit Echtzeit-Live-Daten und einer besseren Diagnose der Kommunikationsstatistiken“, so White.
Ignition Edge legte auch den Grundstein für zukünftige Erweiterungen. „Sobald ich mit der Konfiguration einer Station fertig war, war der größte Teil des Backbones mit dem Edge fertiggestellt, so dass ich das an jedem Standort nachbilden konnte“, sagte White.
Ignition Edge macht die Verwaltung vieler Geräte einfacher, da die Benutzer nicht jedes Gerät einzeln ansteuern müssen. „Mit Ignition Edge und EAM können wir diese in Stapeln verwalten. Wir können EAM-Aufgaben verwalten, um die Konfiguration für alle Edge-Geräte regelmäßig zu aktualisieren, und dies bei Bedarf planen“, so Boudreaux.
„Man kann die Datenpufferung in die Cloud verlagern und Tags hinzufügen, genauso einfach wie bei einem vollwertigen System“, so McKenzie Santin, Associate Director of Energy bei NLS Engineering. „Sie können es als Datenerfassungsknoten verwenden, der die Daten zurück in das zentrale System bringt, historisiert und langfristig gespeichert.“
„Durch die Entscheidung für Ignition und die Architektur vom Rand bis zum gesamten Unternehmen sowie durch den Einsatz von Mobilgeräten konnten wir den Kunden von einem sehr veralteten System zu einem hochmodernen, vollständig digital transformierten SCADA und einer mobilen Benutzeroberfläche führen“, so John Miller, Präsident von TIGA. „Die digitale Transformation, von der man immer wieder hört, ist die Fähigkeit, unser Team vor Ort einzusetzen, um diese kundenspezifischen industriellen SPSen in die Hand zu nehmen und sie mit Ignition Edge wirklich in Edge-Geräte zu verwandeln, die nahtlos mit der gesamten Architektur kommunizieren.“
Eine Mobile-First-SCADA-Lösung für Benutzer unterwegs
SCADA-Systeme wurden in den 1980er und 1990er Jahren für die traditionelle Anlagenkonfiguration entwickelt: Bediener verwenden feste Monitore an ihren Terminals oder Arbeitsstationen, die im ganzen Werk verstreut sind. Die „typische“ Anlagenkonfiguration von heute sieht jedoch ganz anders aus, so Mike Crawford, VP of Operations bei NLS Engineering.
„Die Leute sitzen nicht mehr in einem Terminal und arbeiten dort“, so Crawford. „Es kommt häufiger vor, dass ein Bediener in einer Anlage ferngesteuert ist und die Anlage von seinem Telefon, iPad oder Laptop aus überwachen und steuern muss.“
Die Nachfrage nach einer mobilen SCADA-Lösung ist mit der raschen Verbreitung mobiler Technologien in der Industrie gewachsen. Viele SCADA-Visualisierungstools sind als Desktop-Anwendung konzipiert, so Cox. Die Anpassung einer Desktop-Anwendung an mobile Geräte schränkt die Funktionalität für den Benutzer ein und macht die Anpassung der Anwendung schwierig.
Anstatt sich an die Mobilität anzupassen, hat Inductive Automation laut Cox die erste wirklich mobile SCADA-Lösung entwickelt, das Ignition Perspective Module. Perspective kann auf allen wichtigen Betriebssystemen laufen, einschließlich nativ auf iOS und Android mit ihrer App. Die Anwendung funktioniert auf jedem Gerät mit einem Webbrowser, ist vollständig HTML5- und CSS3-kompatibel und erfordert keine Java-Installation oder Plug-ins. Perspective arbeitet auch mit anderen Ignition-Modulen wie dem Vision-Modul zusammen.
„Es gibt keine anderen Produkte, mit denen man jede Art von Anwendung entwickeln kann, die rein webbasiert, in HTML5, mobile-first und mobile-responsive ist“, so Cox.
Chris McLaughlin, SCADA- und MES-Spezialist bei Vertech Industrial Systems, hat in den letzten zehn Jahren mit der Ignition-Plattform gearbeitet. Er sagt, dass er jetzt Perspective für alle seine Ignition Entwicklungen. Durch den Einsatz von Perspective kann McLaughlin nach eigenen Angaben Bildschirme unabhängig von ihrer Größe oder Auflösung einfacher und effizienter gestalten.
„Mit Perspective brauche ich die Leute nicht mehr zu fragen, in welcher Auflösung das Ganze erscheinen soll. Das spielt keine Rolle, weil es automatisch gemacht wird“, sagte McLaughlin. „Egal, ob man einen riesigen Bildschirm oder einen Laptop mit schlechter Auflösung hat, man muss die Bildschirme nicht anders gestalten. Alles ist mobilfähig, egal wer der Nutzer ist.“
Eine mobile Lösung ermöglicht es den Benutzern, die Sensoren ihres mobilen Geräts zu nutzen, einschließlich GPS, Bluetooth, Kamera, Barcode-Scanner, Touch-Gesten und Beschleunigungsmesser.
„Es ist umständlich, ein Foto mit dem Laptop zu machen, aber mit dem Handy oder Tablet ist es wirklich einfach“, so McLaughlin. „Plötzlich kann man Serviceformulare oder wartungsbezogene Dinge wie Trouble Tickets und Notizen mit Bildern versehen. Zusammenhängende Informationen und Trends können durch einen Barcode-Scan automatisch ausgefüllt werden.
Die Betreiber können auch sichere Weblinks an die Anwendung senden, die jeder in einem Webbrowser anzeigen kann. „Da sich alles in einem Browser befindet, ist es natürlicher und übersichtlicher“, so McLaughlin. „Oftmals binden wir Landkarten, windy.com oder weather.com als Seiten auf dem Bildschirm ein. Alles ist URL-gesteuert.“
Um die Sicherheit der Systeme zu gewährleisten, wurde Perspective mit modernen Cybersicherheitsprotokollen entwickelt. „Wir wollen sicherstellen, dass es keine Barrieren gibt, dass man Daten für jeden zugänglich machen kann und weiß, wie man sie sichert und schützt“, so Cox. Die Benutzer können mit ihren bestehenden Unternehmensanmeldedaten über ein Single Sign-on auf alle ihre Konten zugreifen und Perspective in die Identitätsinfrastrukturen von Unternehmen integrieren, die eine Zwei-Faktor-Authentifizierung verwenden.
„Wenn sich Ihr System modern anfühlt, haben die Benutzer automatisch eine bessere Meinung davon, und die Benutzerakzeptanz steigt“, so McLaughlin.
Die erweiterte Funktionalität führt laut McLaughlin zu einer verbesserten Erfahrung für den Benutzer und den Designer. „Von Gerät zu Gerät interagiert Perspective mit Ihnen und fühlt sich für Sie als Benutzer intuitiver an. Es öffnet alles, was auf dem Telefon oder Tablet verfügbar war.“
Zusammenarbeit und gemeinsame Nutzung von Ressourcen innerhalb der SCADA-Entwicklergemeinschaft
SCADA-Betreiber und -Manager arbeiten oft unter engen Zeitvorgaben, um Anwendungen schnell zu entwickeln. Open-Source-Communities, die Informationen und Ressourcen unter den Nutzern austauschen, können große Vorteile bieten: Sie können die Anwendungsentwicklung beschleunigen, vorgefertigte SCADA-Ressourcen bereitstellen, die Arbeit mit der SCADA-Entwicklergemeinschaft teilen und mit anderen zusammenarbeiten.
Diejenigen, die einen IT-Hintergrund haben, verstehen die Vorteile von Open-Source-Bewegungen, so Cox. Eine Open-Source-Community in der industriellen Welt sei jedoch „ziemlich unbekannt“.
Unternehmen wollen ihr geistiges Eigentum schützen, und es kann Vorbehalte gegen die gemeinsame Nutzung von Ressourcen geben. Und obwohl niemand seine Geschäftsgeheimnisse in diesen öffentlichen Foren preisgibt, „können wir uns gegenseitig schneller vorantreiben und Herausforderungen lösen, wenn wir uns als Gemeinschaft austauschen und zusammenarbeiten können“, so Cox. „So können die Endnutzer am Ende des Tages gewinnen.“
Ignition Exchange, das im September 2019 eingeführt wurde, bietet eine kostenlose Bibliothek mit Ressourcen, die vom Inductive Automation-Team und Ignition-Nutzern entwickelt wurden. Jeder kann vorgefertigte Vorlagen, Skripte, Ansichten, Stile, Berichte und UDTs als .zip-Datei herunterladen und sie in sein Ignition-Gateway importieren. Benutzer können ihre eigenen Ressourcen in ein privates Konto hochladen oder sie innerhalb ihrer Organisation oder öffentlich freigeben.
Durch die Nutzung dieser Ressourcen können Entwickler Zeit sparen. Anstatt Assets immer wieder neu zu erstellen, können sie auf bestehenden Vorlagen und Projekten aufbauen, um sich dem Kern ihrer Anwendung zu widmen. Vorlagen ermöglichen es den Benutzern, Aktualisierungen von einem einzigen Punkt aus vorzunehmen, wobei sich die Änderungen auf das gesamte Projekt auswirken.
Corso Systems, das erste Integrationsunternehmen, das Ressourcen in Ignition Exchange hochgeladen hat, nutzt den Exchange zur gemeinsamen Nutzung von Ressourcen innerhalb des Unternehmens und für die Öffentlichkeit. „Der Exchange erweitert die integrierten Funktionen von Ignition“, sagt Alex Marcy, Präsident von Corso Systems. „Es macht die Basis für das, was man mit Ignition tun kann, viel höher“.
„Sie können sehen, wie andere das Programm weiterentwickelt haben und selbst neue und interessante Ideen entwickeln“, so Marcy. „Das hebt das allgemeine Kompetenzniveau der Menschen in der Branche“.
Eine Open-Source-Gemeinschaft kann besonders für Kommunen mit begrenzten Budgets von Vorteil sein. „Es liegt in der Natur der Sache, dass man als Kommune möglicherweise nicht über das Budget für interessantere Dinge verfügt, die es in der größeren Fertigungsbranche gibt“, so Marcy. „Wenn Unternehmen im Rahmen von Exchange etwas zurückgeben, können Informationen ausgetauscht werden, und die Menschen in der Wasser- und Abwasserindustrie können davon profitieren, ohne dass sie die anfänglichen Investitionen in die Entwicklungskosten tätigen müssen. “
„Wir nutzen Ignition Exchange als eine Möglichkeit, der Gemeinschaft etwas zurückzugeben und interessante Dinge und Produktteile zu veröffentlichen, die wir mit einem weißen Etikett versehen konnten und die in einem breiteren Kontext als dem des Projekts, für das wir sie entwickelt haben, nützlich sind“, sagte Marcy.
Um das Engagement der Community weiter zu fördern, hat Inductive Automation die Ignition Maker Edition herausgebracht, die das Produkt für die kostenlose private Nutzung, z. B. für Heimautomatisierungsprojekte, verfügbar macht. „Mit Ignition kann man alles bauen, sei es ein HMI/SCADA-System oder die Verwaltung von Rechnungen zu Hause“, sagte Cox.
Mit der Zeit wird der Ignition Exchange immer wertvoller werden. „Der Grundgedanke, den wir mit Ignition Exchange verfolgen, ist, eine Plattform zu schaffen, die es den Benutzern ermöglicht, sich mit der Community auszutauschen und zusammen zu arbeiten“, so Cox. „Je mehr Daten in den Exchange eingespeist werden, desto mehr Menschen können davon profitieren.
Was kann Ignition für Ihre Einrichtung tun?
Diese Geschichten sind nur einige Beispiele dafür, wie Ignition die Arbeitsweise von Wasserversorgungsunternehmen verändern kann. Ganz gleich, ob Sie Edge Computing, mobile Anpassungsfähigkeit, eine Community zum Austausch und zur Förderung von Ideen oder eine vollständige Plattform zur Erstellung innovativer HMI-, SCADA- und IIoT-Anwendungen benötigen, Ignition hat eine Lösung.
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Quellenangabe:
https://inductiveautomation.com/resources/article/3-ways-ignition-is-modernizing-water-utilities