SCADA Erklärt

Supervisory, Control and Data Acquisition (SCADA) ist ein System aus Software- und Hardwareelementen das Industrieunternehmen folgendes ermöglicht:

• Steuerung industrieller Prozesse vor Ort oder an entfernten Standorten
• Echtzeitdaten zu überwachen, zu sammeln und zu verarbeiten
• Direkte Interaktion mit Geräten wie Sensoren, Ventilen, Pumpen, Motoren usw. über HMI-Software (Human-Machine Interface)
• Aufzeichnung von Ereignissen in einer Protokolldatei

SCADA-Systeme sind für Industrieunternehmen von entscheidender Bedeutung, da sie dazu beitragen, die Effizienz zu erhalten, Daten für intelligentere Entscheidungen zu verarbeiten und Systemprobleme zu kommunizieren, um Ausfallzeiten zu vermeiden.

Die grundlegende SCADA-Architektur beginnt mit speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS/PLCs) oder Remote Terminal Units (RTUs). PLCs und RTUs sind Mikrocomputer, die mit einer Reihe von Objekten wie Fabrikmaschinen, HMIs, Sensoren und Endgeräten kommunizieren und dann die Informationen von diesen Objekten an Computer mit SCADA-Software weiterleiten. Die SCADA-Software verarbeitet, verteilt und zeigt die Daten an und hilft Bedienern und anderen Mitarbeitern, die Daten zu analysieren und wichtige Entscheidungen zu treffen.

Das SCADA-System benachrichtigt beispielsweise einen Bediener schnell darüber, dass eine Produktcharge eine hohe Fehlerquote aufweist. Der Bediener unterbricht den Vorgang und sieht sich die Daten des SCADA-Systems über eine HMI an, um die Ursache des Problems zu ermitteln. Der Bediener prüft die Daten und stellt fest, dass die Maschine eine Fehlfunktion hatte. Die Fähigkeit des SCADA-Systems, den Bediener über ein Problem zu informieren, hilft ihm, es zu beheben und weitere Produktverluste zu verhindern.

Wer verwendet SCADA?

SCADA-Systeme werden von Industrieunternehmen und Firmen im öffentlichen und privaten Sektor eingesetzt, um die Effizienz zu kontrollieren und aufrechtzuerhalten, Daten für intelligentere Entscheidungen zu verteilen und Systemprobleme zu kommunizieren, um Ausfallzeiten zu vermeiden. SCADA-Systeme eignen sich für viele verschiedene Arten von Unternehmen, da sie von einfachen Konfigurationen bis hin zu grossen, komplexen Installationen reichen können. SCADA-Systeme sind das Rückgrat vieler moderner Industriezweige, darunter:

• Energie
• Lebensmittel- und Getränkeindustrie
• Fertigung
• Öl und Gas
• Energie
• Recycling – Transport
• Wasser und Abwasser
• Und viele mehr

Praktisch überall in der heutigen Welt gibt es eine Art von SCADA-System, welches hinter den Kulissen arbeitet: die Wartung der Kühlsysteme im Supermarkt, die Gewährleistung von Produktion und Sicherheit in einer Raffinerie, die Einhaltung von Qualitätsstandards in einer Kläranlage oder sogar die Überwachung des Energieverbrauchs zu Hause, um nur einige Beispiele zu nennen.

Wirksame SCADA-Systeme können zu erheblichen Zeit- und Kosteneinsparungen führen. Zahlreiche Fallstudien wurden veröffentlicht, die die Vorteile und Einsparungen durch den Einsatz einer modernen SCADA-Softwarelösung wie Ignition aufzeigen.

Die Anfänge von SCADA

Um die Ursprünge von SCADA zu verstehen, müssen wir die Probleme verstehen, die Industrieunternehmen zu lösen versuchen. Bevor das SCADA-Konzept

Mitte des 20. Jahrhunderts eingeführt wurde, waren viele Produktionsstätten, Industriebetriebe und abgelegene Standorte darauf angewiesen, dass das Personal die Anlagen manuell über Drucktasten und analoge Drehknöpfe steuerte und überwachte.

Mit zunehmender Grösse der Industrieanlagen und entfernten Standorte wurden Lösungen zur Steuerung von Anlagen über grosse Entfernungen benötigt. Industrieunternehmen begannen, Relais und Zeitschaltuhren zu verwenden, um ein gewisses Mass an Überwachungssteuerung zu ermöglichen, ohne dass Mitarbeiter an entfernte Standorte geschickt werden mussten, um mit jedem Gerät zu interagieren.

Während Relais und Zeitschaltuhren viele Probleme lösten, indem sie begrenzte Automatisierungsfunktionen bereitstellten, traten mit zunehmender Grösse des Unternehmens immer mehr Probleme auf. Relais und Zeitschaltuhren liessen sich nur schwer rekonfigurieren und nach Fehlern suchen, und die Schalttafeln beanspruchten viel Platz in den Regalen. Ein effizienteres und vollständig automatisiertes System zur Steuerung und Überwachung wurde benötigt.

In den frühen 1950er Jahren wurden erstmals Computer entwickelt und für industrielle Steuerungszwecke eingesetzt. Die Überwachungssteuerung wurde zu dieser Zeit bei den grossen Versorgungsunternehmen, Öl- und Gaspipelines und anderen industriellen Märkten immer beliebter. In den 1960er Jahren wurde die Telemetrie für die Überwachung eingeführt, die eine automatische Kommunikation zur Übertragung von Messungen und anderen Daten von entfernten Standorten an die Überwachungsgeräte ermöglichte. Der Begriff „SCADA“ wurde in den frühen 1970er Jahren geprägt, und mit dem Aufkommen von Mikroprozessoren und SPS in diesem Jahrzehnt wurden die Möglichkeiten der Unternehmen zur Überwachung und Steuerung automatisierter Prozesse stärker als je zuvor.

Die Evolution von SCADA

Die erste Version von SCADA begann mit Grossrechnern. Netzwerke, wie wir sie heute kennen, gab es nicht, und jedes SCADA-System stand für sich allein. Diese Systeme würden heute als monolithische SCADA-Systeme bezeichnet werden.

In den 80er und 90er Jahren entwickelten sich die SCADA-Systeme dank kleinerer Computersysteme, LAN-Technologie (Local Area Networking) und PC-basierter HMI-Software weiter. SCADA-Systeme konnten bald mit anderen ähnlichen Systemen verbunden werden. Viele der in diesen Systemen verwendeten LAN-Protokolle waren urheberrechtlich geschützt, was den Anbietern die Kontrolle darüber gab, wie sie die Datenübertragung optimieren konnten. Leider waren diese Systeme nicht in der Lage, mit Systemen anderer Hersteller zu kommunizieren. Diese Systeme wurden als verteilte SCADA-Systeme bezeichnet.

In den 1990er und frühen 2000er Jahren veränderten sich SCADA-Systeme, aufbauend auf dem Modell der verteilten Systeme schrittweise. Es wurden offene Systemarchitekturen und herstellerunabhängige Kommunikationsprotokolle eingeführt. Diese Variante von SCADA, die als vernetztes SCADA-System bezeichnet wird, nutzte Kommunikationstechnologien wie Ethernet. Mit vernetzten SCADA-Systemen konnten Systeme anderer Hersteller miteinander kommunizieren, wodurch die Beschränkungen älterer SCADA-Systeme aufgehoben wurden und die Unternehmen mehr Geräte an das Netzwerk anschliessen konnten.

Während sich die SCADA-Systeme erheblich weiterentwickelt haben, hatten viele Industrieunternehmen weiterhin Probleme mit dem Zugriff auf industrielle Daten auf Unternehmensebene. Ende der 1990er bis Anfang der 2000er Jahre kam es zu einem Technologieboom, und die Entwicklung von Personal Computing und IT-Technologien beschleunigte sich. SQL-Datenbanken (Structured Query Language) wurden zum Standard für IT-Datenbanken, wurden aber von den SCADA-Entwicklern nicht übernommen. Dies führte zu einer Kluft zwischen den Bereichen Steuerung und IT, und die SCADA-Technologie wurde mit der Zeit veraltet.

Traditionelle SCADA-Systeme verwenden immer noch proprietäre Technologien zur Datenverarbeitung. Ob es sich nun um eine Datenhistorie, einen Datenkonnektor oder andere Mittel zur Datenübertragung handelt, die Lösung ist unübersichtlich und unglaublich teuer. Moderne SCADA-Systeme versuchen, dieses Problem zu lösen, indem sie das Beste aus der Steuerungs- und IT-Technologie nutzen.

Moderne SCADA-Systeme

Moderne SCADA-Systeme ermöglichen den Zugriff auf Echtzeitdaten aus dem Betrieb von jedem Ort der Welt aus. Dieser Zugang zu Echtzeitinformationen ermöglicht es Regierungen, Unternehmen und Einzelpersonen, datengestützte Entscheidungen zur Verbesserung ihrer Prozesse zu treffen. Ohne SCADA-Software wäre es äusserst schwierig, wenn nicht gar unmöglich, genügend Daten für durchweg fundierte Entscheidungen zu sammeln.

Ausserdem verfügen die meisten modernen SCADA-Designeranwendungen über RAD-Funktionen (Rapid Application Development), die es den Benutzern ermöglichen, Anwendungen relativ einfach zu entwerfen, selbst wenn sie keine umfassenden Kenntnisse in der Softwareentwicklung haben.

Die Einführung moderner IT-Standards und -Verfahren wie SQL und webbasierte Anwendungen in SCADA-Software hat die Effizienz, Sicherheit, Produktivität und Zuverlässigkeit von SCADA-Systemen erheblich verbessert.

SCADA-Software, die die Leistungsfähigkeit von SQL-Datenbanken nutzt, bietet enorme Vorteile gegenüber veralteter SCADA-Software. Ein grosser Vorteil der Verwendung von SQL-Datenbanken in einem SCADA-System besteht darin, dass es sich leichter in bestehende MES- und ERP-Systeme integrieren lässt, so dass die Daten nahtlos durch das gesamte Unternehmen fliessen können.

Historische Daten aus einem SCADA-System können auch in einer SQL-Datenbank aufgezeichnet werden, was eine einfachere Datenanalyse durch Daten-Trending ermöglicht.

Lernen Sie Ignition kennen: Das neue SCADA

Ignition HMI/SCADA-Software

Ignition von Inductive Automation® ist eine Softwareplattform für die industrielle Automatisierung, auf die viele Unternehmen und Organisationen für ihre HMI/SCADA-Anforderungen umgestellt haben.

Ignition wurde seit 2010 an Tausenden von Standorten in über 100 Ländern installiert. Die leistungsstarke und robuste Software ermöglicht es SCADA-Systemintegratoren, die Anforderungen ihrer Kunden zu erfüllen und gleichzeitig weniger zu kosten als andere SCADA-Softwarelösungen.

Hier sind einige Gründe, warum sich immer mehr Unternehmen für Ignition entscheiden:

• Ignition verwendet moderne IT-Praktiken, die es mit aktuellen SCADA-Systemkomponenten kompatibel machen.
• Das einzigartige Lizenzierungsmodell ermöglicht es den Benutzern, eine Pauschalgebühr auf der Grundlage der Anzahl der Server zu zahlen. Andere SCADA-Anbieter berechnen in der Regel pro Client oder pro Datenpunkt (sogenannte Tags), während Ignition eine unbegrenzte Anzahl von Clients und Tags bietet.
• Ignition kann über das Internet bereitgestellt werden: Es kann in wenigen Minuten heruntergeladen und installiert werden, und die Clients können sofort gestartet oder aktualisiert werden.
• Das Motto von Inductive Automation „Dream It, Do It“ ist eine perfekte Verkörperung dessen, was Ignition leisten kann. Auch wenn die kühnen Behauptungen zu schön klingen, um wahr zu sein, beweist eine Demonstration der Software, wie leistungsfähig sie wirklich ist. Sobald Sie sehen, was möglich ist, werden Sie sich vorstellen können, wie die Software Ihre SCADA-Anforderungen erfüllen und neue Möglichkeiten eröffnen kann.

Ignition SCADA Architektur