01.10.2014

Automatisierung im Tunnel

Scada Engineering leicht gemacht

Die Technik im Autobahntunnel Gubrist in der Schweiz wurde lange Zeit nur mit Hilfe von klassischen SPSen gesteuert und überwacht. Die zusätzliche Anfoderung hinsichtlich einer historischen Alarmaufzeichnung machte allerdings die Implementierung eines Leitsystems notwendig. Zum Einsatz kommt nun eine Scada-Lösung, die moderne Funktionalität und gleichzeitig spürbare Kosteneinsparungen ermöglicht.

Autoren: Peter Brügger, iniNet Solutions GmbH;
Harald Hellmann, iniNet Solutions GmbH.


Bild 1: Gubrist-Autobahn-Tunnel
Bild: iniNet Solutions GmbH

Bei Autofahrern ist der Gubrist-Autobahntunnel als Teil der Nordumfahrung von Zürich wohlbekannt, leider meist wegen den morgendlichen und abendlichen Staus zur Rushhour. Die Automatisierung im Inneren des Tunnels verläuft hingegen sehr flüssig: Steuerung und Überwachung erfolgen mittels einer Wago-SPS und dem integrierten Tool Webvisu. Um die Aufzeichnung einer Alarmhistorie zu implementieren, nutzte die beauftragte Firma Simconex die Software SpiderControl Scada, die den automatischen Import von Codesys-Webvisu-HMIs und damit den einfachen Aufbau eines Leitsystems ermöglicht. Als weiteren Vorteil können auch die Java Applets von Webvisu durch moderne HTML5-Technik ersetzt werden. Seit vielen Jahren sorgen insgesamt 19 Wago-SPSen der 750er-Serie in den Unterstationen des Tunnels für die Lüftung der Technikräume, die Überwachung der Traforäume und weitere Regelungsaufgaben. Die Bedieneroberflächen wurden mit Codesys Webvisu implementiert und können vom lokalen Webserver der SPS mit jedem Java-fähigen Standard-Browser bedient werden. Zur Bedienung ist in jeder Unterstation ein Touchpanel eingebaut, welches die HMI von jeder verbauten Steuerung anzeigen kann. Die dezentralen Industriesteuerungen bieten zudem mittels Web-Funktionalität eine durchgängige Bedienung von jedem Ort aus.

Leitsystem für Alarmaufzeichnung

Nun wurde vom Kanton die zusätzliche Anforderung einer historischen Alarmaufzeichnung gestellt. Da die auf der SPS integrierte Web-Visualisierung dazu nicht in der Lage ist, wurde ein Leitsystem erforderlich, das die Alarm-Logs auf einem Massenspeicher aufzeichnet. Beim Einsatz eines gängigen Scada-Systems hätte man aber viele der implementierten Webvisu-Komponenten nochmals neu zeichnen und die Variablenlisten neu erfassen müssen, um schliesslich ein separates, zusätzliches Visualisierungssystem parallel zum Bestehenden zu betreiben. Um den Zugriff von jeder Unterstation aus zu gewährleisten, war ohnehin ein webfähiges Scada-Konzept erforderlich. Der Integrator Simconex entschied sich für das neue System SpiderControl Scada von Ininet. Es ist in der Lage, bestehende Webvisu-HMI direkt von der SPS in den Editor zu importieren. Dazu genügt das Anlegen eines Visualisierungstreibers, der lediglich die URL auf die SPS als Parameter benötigt. Der Scada-Editor liest dann alle Views der Webvisu, konvertiert diese in das SpiderControl-Format und erzeugt automatisch die Variablenliste und die Treiberkonfiguration. Diesen importierten Views muss lediglich noch eine Ansicht für die Alarme hinzugefügt werden. Der im SpiderControl-Scada-Server integrierte Alarmlogger ist in der Lage, Alarmbedingungen zu überwachen und die gängigen Eigenschaften wie Zeitstempel für gekommen/gegangen und Quittierungen zu verwalten. Dabei ist die Aufzeichnung von grossen Logs in einer internen Datenbank möglich. Gibt es auf der SPS bereits Alarm- oder Trendobjekte in der HMI, welche Online-Trends oder ein aktuelles Alarmabbild anzeigen können, so ist der Scada-Editor sogar in der Lage, diese zu erkennen und deren Konfiguration automatisch in die zentrale Scada-Konfiguration für die langfristige Aufzeichnung zu übernehmen. Das Engineering des Leitsystemes wird somit stark vereinfacht. Musste man früher die selben Arbeiten zuerst für das Operator Panel, dann für das Leitsystem und gegebenenfalls ein drittes Mal für mobile Endgeräte oder Web-Browser in verschiedenen Werkzeugen noch einmal machen, kann man nun alle bestehenden Visualisierungen wiederverwenden.

Alle gängigen Clients abgedeckt

Die mit SpiderControl erzeugten HMI laufen auf allen gängigen Clients. Für Standard-Browser und Smartphones wird HTML5 erzeugt. Importiert man CodesysV2.x-Webvisu-Projekte in SpiderControl, wie bei diesem Projekt, so werden diese ebenso in HTML5 konvertiert, was den Nebeneffekt hat, dass man keine Java V irtual Machine im Browser mehr benötigt. Java Applets haben in der letzten Zeit in zunehmenden Maße zu Problemen mit Sicherheitsupdates, Zertifikaten und Blockierungen geführt, sodass deren Betrieb sehr umständlich wurde. Die bisher beschriebenen Funktionen ermöglichen somit die Wiederverwendung von HMI Komponenten und Projekten, welche als Webvisu von einer SPS geladen werden. Das Scada-System kann aber nicht nur die Funktionen einer einzelnen SPS anzeigen, sondern Daten von vielen angeschlossenen Steuerungen zusammenfassen und für diese auch eine zentralisierte Alarm- und Trendaufzeichnung durchführen. Dabei werden bestehende Komponenten der Webvisu in eine moderne HTML5-Visualisierung konvertiert, wo diese mit wenig Aufwand um SVG-Grafiken ergänzt und so auch optisch aufgewertet werden können. SpiderControl unterstützt weiterhin zusätzlich den MicroBrowser-Ansatz, ohne dass im Projekt etwas angepasst oder berücksichtigt werden muss. MicroBrowser sind auf sehr kostengünstigen Panels verfügbar und eignen sich gut für den Betrieb auf industrieller Hardware. Weil SpiderControl die neutrale Implementierung einer skalierbaren HMI-Plattform ist, können Clients in jeder beliebigen Programmiersprache entwickelt werden. Neben HTML5 für Standard-PCs wurde der MicroBrowser in C geschrieben, um SpiderControl auf praktisch jeder Plattform verfügbar zu machen. Der MicroBrowser ist somit als vorinstallierte Komponente auf vielen Web-Panels direkt vom Panel-Hersteller verfügbar. Er kann aber für Standardplattformen wie WinCE oder Linux direkt bei iniNet lizenziert werden. Ausserdem werden diverse Smartphone-Plattformen wie iPhone oder Android unterstützt. SpiderControl bietet sich also für alle Aufgaben der industriellen Visualisierung an: von der Programmierung eines Low-Cost Operator Panels über die SPS-basierte Web-Visualisierung bis hin zur Scada-Programmierung. Das ermöglicht spürbare Einsparungen sowohl in der Projektierung als auch im Betrieb. Weil zudem für HMI und Scada nur ein Programm notwendig ist, lässt sich doppelte Arbeit vermeiden. Da SpiderControl als SPS-basierte Web-Visualisierung auf vielen gängigen Steuerungen verfügbar ist - entweder unter dem SpiderControl Label oder als OEM Produkt direkt vom SPS Hersteller - kann auch auf dieser Ebene eine Vereinheitlichung der Toolchain erreicht werden. Natürlich lassen sich durch die Verwendung nur noch eines Werkzeuges auch die Ausbildungskosten erheblich reduzieren. Auch bei den Hardware-Kosten kann durch den Einsatz von MicroBrowser Clients für Low-Cost Panels Geld eingespart werden. Es gibt derzeit keine vergleichbaren Geräte auf dem Markt, die auf diesem Preisniveau eine ähnliche Qualität erreichen. Besteht ein Projekt nicht nur aus einer SPS und einem Panel, sondern aus mehreren Komponenten, so hat der Programmierer durch das verteilte Konzept von Webserver-basierten HMIs die Option, alle Funktionen seiner Visualisierung gesamtheitlich zu betrachten und auf den beteiligten Komponenten im Netzwerk so zu verteilen. Das ermöglicht weitere Einsparungen bei der Hardware. Abgerundet wird das Bild schliesslich durch die nahtlose Einbindung von mobilen Geräten wie Tablets oder Smartphones, ohne zusätzlichen Aufwand oder Investitionen. Auch die Anbindung an die Cloud und die Benutzung über das Internet ist von Anfang an Bestandteil der Lösung.

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