Herzlich Willkommen zum Vortrag Optimale SCADA-Systeme · Definition eines SCADA-Systems SCADA steht für Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) … das Überwachen (Steuern)

Herzlich Willkommen

zum Vortrag

Optimale SCADA-Systeme

Sep. 2015 / I. Eichmann www.osmo-kommunikation.de

Definition eines SCADA-Systems

SCADA steht für Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)… das Überwachen (Steuern) technischer Prozesse sowie das Sammeln von Echtzeitdaten zur Qualitätskontrolle mittels Computersysteme.

Automatisierungspyramide

Einflüsse zur Optimierung von SCADA

Hardware Entwickler• Entwicklungsaufwand• Offene Programmierschnittstellen• Skalierbarkeit, Modularität• Integrationsfähigkeit• Knowhow Schutz

• Intuitive Bedienbarkeit• Langlebigkeit, Verfügbarkeit• Wirtschaftlichkeit• Integration MES/ERP

• Kommunikationsunabhängigkeit• OS-Unabhängigkeit• Sicherheit

Anwender

Der Weg zum optimalen SCADA bei Osmo

1. Die Idee und das Konzept2. Planung und Systemauswahl3. Erstellung von Objekt- und Visualisierungsvorlagen4. Prüfung und Inhousetest5. Inbetriebnahme beim Kunden

1. Die Idee und die Planung

Eine Idee unserer Kunden, hiermit beginnt häufig der Weg zum Projekt. Entweder über eine Planungsleistung eines Ing. – Büros oder durch eigene Planungen. Durch Entwurfs-und Ausführungsplanungen werden die Aufgabenstellungen des SCADA- Systems beschrieben.

Alles beginnt mit der richtigen Planung

Projektauswahl für ein SCADA

- Wasserhaltung im Tagebau Garzweiler

- Verkehrstunnel in NRW

- Tanklager in Hamburg

- Leitzentrale Hamm/ Duisburg

- Wasserwerk bei Bremerhaven


1. Die Idee und das Konzept2. Konstruktion und Systemauswahl3. Erstellung von Objekt- und Visualisierungsvorlagen 4. Prüfung und Inhousetest5. Inbetriebnahme beim Kunden

2. Konstruktion

Wie und Womit zum SCADA?

Ein gutes und durchdachtes Pflichtenheft ist eine weitere Säule zur optimalen Vorbereitung eines SCADA- Systems. In diesem wird das „Wie“ und „Womit“ geklärt, und konzeptionell vorgestellt.

Folgende Systeme stehen als „Basis- SCADA“ zur Verfügung

Die Systemauswahl (falls diese nicht bereits vorgegeben wurde)

1. Bedienerpanel2. Einzelplatz3. Redundanzsysteme4. Verteiltes System5. Integriertes System

2. Konstruktion – Bedienpanel

1. Das Bedienpanel

- Einfache und schnelle Visualisierung- Robustheit und Langlebigkeit- geringe Anschaffungskosten

Vorteile Nachteile

Zur Realisierung prozessnaher effizienter Bedienung werden Bedienpanels in den unterschiedlichen Branchen eingesetzt. Sie zeichnen sich vor allem durch ihre Robustheit und dem einfachen Engineering aus.

Eingesetzte Software

- WinCC- flexibel (auslaufend)- TIA- Portal- Zenon- Operator

- Begrenzte Möglichkeiten der Darstellung- Begrenzter Datenpunktumfang- Keine Anbindung von Report oder Datenbanken


Bedienpanel - Die Wasserhaltung im Tagebau Garzweiler- Einfache

Schaltmöglichkeiten- Geringe Anzahl an zu

überwachenden Sensoren und Aktoren

- Bedienung für Service und Wartung

- Notbedienebene


Bedienpanel - Fazit

Visualisier. Objekte Redundanz

Berichts-wesen

DatenbankAnbindung

Fern-alarme

Lizenzkosten

WinCCFlex

X - - - - - -

TIA-Portal

X - - - - - -

Zenon Operator

X X - X X X X

Bedienpanel gehören in die Gruppe Level 1 der Automatisierungspyramide und siedeln sich unter den SCADASystemen an. Ihre Stärken liegen in der prozessnahen Bedienung für Maschinen und Anlagen und finden dortihr „optimales“ Anwendungsfeld.

Systemauswahl

2. Konstruktion – Einzelplatzsystem

2. Das Einzelbedienplatzsystem

- Vollwertiges SCADA-System- Mittlere Anzahl Datenpunkte (<10.000)- Komplexe Bedienphilosophien realisierbar- Vielzahl an Prozesskopplungen und Schnittstellen- Offene Architektur hinsichtlich Hardware und OS

Vorteile Nachteile

Dieses System eignet sich besonders zur Bedienung von Maschinen- undAnlagenteilen, bei denen die Übersicht mit einem Bedienpanel nichtmehr gegeben ist. Einfache Datenbankanbindungen werden hiermitebenfalls möglich.


- WinCC (Siemens)- WinCCoA (Siemens)- Zenon- Operator oder Supervisor (Copadata)- InVISU PMS (Epro)

- Höhere Kosten als Bedienpanel- Installations- und Wartungsaufwand- Komplexe Entwicklung- Eingeschränkte Ausfallsicherheit


Einzelplatzsystem am Beispiel Tunnel Bochum Grumme- Anlage ist nicht besetzt, Überwachung

durch 24h Leitzentrale- Redundanz erreicht durch eine

Kopplung der Leitzentrale direkt zur SPS

- Bedienung für Service und Wartung


Einzelplatzsystem - Fazit

Visualisier.

Objekte Redundanz

Berichts-wesen

Datenbank anbind.

Fern-alarme

Lizenzkosten

WinCC 7.3 X X - X X X X

WinCC oA X X - X X X X

Zenon Operator

X X - X X X X

Zenon Supervisor

X X - X X X X

InVISU X X - X X X X

Einzelplatzsysteme behaupten sich immer dort, wo ohne Redundanz ein breites Spektrum an Aufgaben zuerledigen ist.

Systemauswahl

2. Konstruktion – redundantes Server- Client System

3. Redundante Server/ Client System

- Hohe Verfügbarkeit (teilweise Hot-StandBy)

- Große Anzahl Datenpunkte (<50.000)- Skalierbarkeit- Abgesetzte Bedienstationen- Redundante Anbindung verschiedener

Level 1-Komponenten möglich

VorteileNachteile

Dieses System eignet sich zur hochverfügbaren Überwachung von Prozessen. Der Aufbau redundanter Serversysteme bietet eine ausfallsichere Anbindung von Bedien- und Beobachtungsgeräten.


- WinCC- WinCCoA- Zenon Supervisor- inVISU

- Erhebliche Anschaffungskosten (Lizenzen und Hardware)

- Erhöhter Wartungsaufwand


Redundantes System am Beispiel Tanklager Bomin - Redundante Datenerfassung- 5 Bedienclients- Datenkopplung

Verladesystem- Kopplung

Warenwirtschaftssystem


Redundantes System - Fazit

Visualisier. Objekte Redundanz Berichts-wesen

Datenbankanbindung

Fern-alarme

Lizenzkosten

WinCC 7.3 X X X X X X X

WinCC oA X X X X X X X

Zenon Supervisor

X X X X X X X

InVisu X X X X X X X

Redundante Systeme sind immer dort zu finden, wo hohe Datenaufkommen zu erwarten ist, sowie eine hoheAusfallsicherheit in der Bedienbarkeit sicher zu stellen ist. Server-Client-Lösungen bieten Performance underlauben Dezentralisierung

Systemauswahl

2. Konstruktion – verteiltes System (Multi-Client/ Server)

4. Das verteilte System

Vorteile

Nachteile


- WinCC - Zenone Supervisor

- WinCCoA - inVISU- Zenon Supervisor

Dieses System eignet sich zur Überwachung komplexer Prozesse und Anlagen durch Zusammenschluss autarker Serversysteme von Teilanlagen zu einem Server-Verbund. Es erlaubt die ausfallsichere Kontrolle des Gesamtsystems mittels zentraler und dezentraler Bedienstationen (Leitwarte)..

- Sehr hohe Verfügbarkeit- Sehr hoher Datenpunktumfang

realisierbar- Transparenter Zugriff von allen

Bedienstationen auf alle Teilsysteme- Einheitliche Oberfläche für alle

Teilsysteme

- Erhebliche Anschaffungskosten (Lizenzen und Hardware)

- Hoher Wartungsaufwand- Aufwändige Systempflege- Übernahme der Oberfläche von allen Teilsystemen


- Einheitliche Bedienung für alle Anlagenteile

- Doppelte Redundanz durch zwei Standorte (Hamm/ Duisburg)

- Bedienung und Überwachung 24/7

- Durch Multi-Server-Projekt Konzentration auf einen Standort möglich

- Verteiltes System am Beispiel Tunnelleitzentrale des Landes NRW


Datenbankanbindung

Fern-alarme

Lizenzkosten

WinCC 7.3 X X X X X X X

WinCC oA X X X X X X X

Zenon Supervisor

X X X X X X X

InVisu X X X X X X X


Verteiltes System - Fazit

Verteilte Systeme sind immer dort zu finden, wo eine hohe Ausfallsicherheit in der Bedienbarkeit sicher zu stellen ist. Siebieten sich auch immer dann an, wenn weiter entfernte Systeme zu koppeln sind (z.B. Leitzentralen)

Systemauswahl

2. Konstruktion – Integriertes System

5. Das integrierte System

Vorteile

Nachteile

Dieses System eignet sich für Anlagen und Kunden mit Fokus auf einemHersteller bzw. einer bestimmten Produktlinie. Es lassen sich allevorgenannten Systemkombinationen realisieren.


- PCS7 - ABB Freelance

- Hohe Kosten- Nicht für kleine Anlagen geeignet- Hohe Expertise erforderlich- Festlegung auf einen Anbieter (kein Mischbetrieb)

- Lösung aus einer Hand, da Entwicklerwerkzeuge und Hardware-/Softwarekomponenten aufeinander abgestimmt sind

- Beschleunigter Entwicklungsprozess bei komplexen Anlagen und hohem Datenpunktumfang

- Bausteinen und Bibliotheken für Programme, Face Plates, etc. bieten Effizienz durch Einheitlichkeit

- Verfahrenstechniker, Kunden können über CFC die Bausteine und Funktion nachvollziehen

2. Konstruktion – integriertes System

Integriertes System am Beispiel Wasserwerk Bexhövede- 2 Server- redundant- 1 Bedienplatz mit 3 Monitoren - 2 Bedienplätze als Touch- IEC- Kopplung an

übergeordnete Netzleitzentrum SWB Bremen

2. Konstruktion – integriertes System

Integriertes System - Fazit


Datenbankanbindung

Fern-alarme

PCS7 X X X X X X

ABB Freel. X X X X X X

Integrierte Systeme bieten sich bei komplexen Anlagen und Präferenz eines Anbieters an.

Systemauswahl


1. Die Idee und das Konzept2. Konstruktion und Systemauswahl3. Erstellung von Objekt- und Visualisierungsvorlagen4. Prüfung und Inhousetest5. Inbetriebnahme beim Kunden

Erstellung von Objekt- und Visualisierungsvorlagen

Das Anlagendesign -> schnell zu einem sicheren Fundament

In der Designphase einer automatisierten Anlage benötigen wir schnelles und sicheres Engineering, das außerdem ein hohes Qualitätsniveau sichert. Dies bringt genau die Effektivität, welche wir bei der Bearbeitung der Projekte, bei weiter steigenden Prozessdaten, benötigen. Umsetzbar ist dies über gezielte Massenparametrierungen von Prozessdaten auf Steuerungs- und Visualisierungsebene.

SV

Motorschutz

Abrisskontakt

Befehl Automatik Ein

Befehl Visual Ein

Analog FU IST

Befehl ML Ein

Analog FU SOLL

Befehl Schütz Ein

Objekt: Strahlventilator

- Schaltplanerstellung/ Konstruktion- Generierung Datenpunktlisten - Signalzuordnung, Erstellung von Objekttypen und

Zuordnung dieser, nach Funktion und Symbol - Datenkonsistenz- Überprüfung

Arbeitsschritte zum Objekt

Erstellung von Objekt- und Visualisierungsvorlagen

- Das Anlagendesign -> Effizient zum hohen Datenstamm

Steuerung

Visualisierung

VorteileNachteile

- „Starre“ Datenlisten- Bei Sonderwünschen, Entwicklungsaufwand

- Große Datenmengen in hoher Genauigkeit, Qualität verarbeitet

- Zuordnung von Objekten zu bewährten Funktionsbausteinen und grafischen Symbolen

- Wenig Einzelparametrierung, dadurch Ausschluss von Fehlerquellen


1. Die Idee und das Konzept2. Konstruktion und Systemauswahl3. Erstellung von Objekt- und Visualisierungsvorlagen4. Prüfung und Inhousetest5. Inbetriebnahme beim Kunden

Prüfung und FAT des SCADA- Systems

-> vor der AuslieferungEine interne Prüfung und anschließender FAT (Factory Acceptance test) dient als Prüfung und Qualitätskontrolle. (gem. DIN EN 62381; VDE 0810-81:2013-04)

PrüfungFAT

Vertraglich geschuldet

Nachweis über die Betriebsbereitschaft

Kurze Inbetriebnahmezeiten

Anlageneinweisung des Personals

Anlagenoptimierungen im Simulationstest

Nachweis der Funktion

Energieeinsparungen

Beseitigung von Fehlern

Prüfung und FAT des SCADA- Systems

Schnellere und sichere INB auf der Baustelle Vollständiger Test der Schnittstelle SCADA /SPS Einfacherer Test von komplexen Funktionen Änderungswünsche können frühzeitig berücksichtigt

werden Minimierung von Energiekosten durch geringeren

Testaufwand vor Ort.

Vorteile FAT mit WinMod


1. Die Idee und das Konzept2. Konstruktion und Systemauswahl3. Erstellung von Objekt- und Visualisierungsvorlagen 4. Prüfung und Inhousetest5. Inbetriebnahme beim Kunden


-> Von der funktionsfähigen zur produktionsfähigen Anlage,

Nach erfolgreichem FAT werden Steuerung und SCADA beim Kunden aufgebaut, verschaltet und in Betrieb genommen.

-gem. DIN EN 62381 oder VDE 0810- 81 erfolgen Abnahme der installierten Anlage (SAT, Site Acceptance Test) und Integrationstest (SIT, Site Integrations) Test

Damit Steuerungen und SCADA- Systeme Ihre Performance erhalten bleibt, sollten diese in regelmäßigen Abständen gewartet werden. Hierfür bieten wir umfassende Wartungen und Service an

- Überprüfungen auf ein intaktes IT- Umfeld- Sicherheitslücken- Unbemerkte Ausfälle von redundanzen oder Dateninkostenzen- Umfassende Systemdiagnose- Installation der vom Hersteller freigegebenen Patches- Überprüfung Systembackups.


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

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Herzlich Willkommen zum Vortrag Optimale SCADA-Systeme · Definition eines SCADA-Systems SCADA steht für Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) … das Überwachen (Steuern)