Ein SCADA-System (Supervisory Control And Data Acquisition) ist ein System das mit vielen Elementen der Automatisierung der Industrie zusammenarbeiten kann. Es ermöglicht einen mehrdimensionalen Einblick in die Arbeit von Maschinen und erlaubt den Verlauf von Produktions- und technologischen Prozessen zu verfolgen. Zu den grundsätzlichen Zielen einer SCADA Implementierung gehören in der Regel:
- Verbesserung der Kontrolle über die Ereignisse in der Produktionshalle
- Erlangen umfangreicher, zuverlässiger und glaubwürdiger Daten über den Verlauf der Prozesse
- Automatisierung von Tätigkeiten und Entscheidungen, die eine hohe Genauigkeit und kurze Reaktionszeiten erfordern.
Unter den vielen Aufgaben, die SCADA-Systeme in modernen Fabriken erfüllen, lassen sich vier Hauptgruppen herausdifferenzieren:
Maschinen- und Prozessdatenerfassung
SCADA-Systeme sind für das Erfassen und das Verarbeiten eines breiten Spektrums von analogen (kontinuierlichen) und digitalen (diskreten) Daten konzipiert. Informationen über den Verlauf von Produktions- und technologischen Prozessen können aus vielen Quellen bezogen werden. Dabei kommen unter anderem folgende Komponenten industrieller Automatisierungssysteme kommen zum Einsatz:
- PLC (Programmable Logic Controller)-Steuerungen
- RTU (Remote Terminal Unit)-Steuerungen
- I/O (Input/Output)-Module
- Steuerungs- und Messmodule
Einfache I/O-Module finden Verwendung bei der Sammlung und Verarbeitung von den von Sensoren gelieferten Daten, zum Beispiel bei Temperaturmessung (wärmebeständige RTD, Thermoelemente). Komplexere Steuerungs- und Messmodule ermöglichen unter anderem die Verfolgung der Änderungen der Stromstärke, die mit nachfolgenden Produktionszyklen einhergehen. Daten der in einem Gerät installierten Impulszählers werden an ein SCADA-System gesendet. Dieses meldet dann in Echtzeit wie viele Arbeitszyklen die Maschine ausgeführt hat und wie viele Produkte hergestellt wurden.
Visualisierung der Prozesse
Das SCADA-System stellt auf übersichtliche und synthetische Weise den aktuellen Verlauf von Produktions- und technologischen Prozessen dar. Die Visualisierung wird an die Bedürfnisse eines bestimmten Benutzers angepasst, so dass er Informationen nur aus dem Bereich erhält, für den er zuständig ist. Beispielsweise bekommt ein Maschinenbediener eine Visualisierung, die nur das Gerät betrifft, das er bedient, und der Schichtleiter hat eine kollektive Sicht auf die Situation in der gesamten Produktionshalle.
Bearbeitung von Alarmen in einem SCADA-System
Eine weitere wichtige Aufgabe von SCADA-Systemen ist die Erkennung und Signalisierung von Alarmen bei Auftreten von bestimmten Ereignissen. Sie können mit dem Ausfall von Geräten oder einem fehlerhaften Verlauf von Produktions- und technologischen Prozessen verbunden sein. Jedes dieser Ereignisse wird im System sofort grafisch visualisiert. Zusätzlich gibt es weitere Möglichkeiten über die aufgetretenen Ereignisse zu informieren. Das kann per E-Mail und/oder per SMS erfolgen, oder auch über ein Tonsignal bzw. die Anzeige einer Meldung auf einer Leuchttafel (Andon).
Überwachungssteuerung
Dank der Steuerungen ist das SCADA-System in der Lage, mit den Maschinen bidirektional zu kommunizieren. Beim Auftreten von Unregelmäßigkeiten im Betrieb einer Anlage oder im Ablauf von Prozessen kann das System die problematische Maschine einfach abschalten. In der Praxis wird in aller Regel ein SCADA-System so konfiguriert, dass eine Maschine beim Überschreiten von bestimmten Temperaturen-, Druck- oder Strom-Grenzwerten abgeschaltet wird. Dank der Echtzeit-Überwachung von Produktionsparametern und Reaktionsfähigkeiten ermöglichen die SCADA-Systeme eine vollständige Automatisierung von Aufgaben der statistischen Prozesskontrolle (SPC).
SCADA-System im Zeitalter der Industrie 4.0
Wie alle heute verwendeten IT-Systeme ist auch SCADA einem ständigen Wandel unterworfen. Gegenwärtig ist die Hauptantriebskraft für die Entwicklung dieser Softwarefamilie die Anpassung an die Anforderungen der Industrie 4.0. Zu den wichtigsten Richtungen, die die Entwicklung von SCADA-Systemen nehmen wird, gehören:
Cloud Lösungen
Die zunehmende Migration von Anwendungen in die Cloud betrifft auch die Produktionssysteme. Die Möglichkeit ein SCADA-System in der Cloud zu nutzen, ist besonders für Unternehmen interessant, die über eine größere Anzahl geografisch verteilter Produktionsstätten verfügen. Dank der Cloud Lösung können Unternehmen Daten aus mehreren Fabriken in Echtzeit sammeln, zusammenführen und vergleichen. Es ermöglicht ihnen komplexe Beziehungen zu erkennen und das gesamte Netzwerk von Anlagen weltweit zu verwalten.
Einfache Integration
Ein wichtiges Merkmal der modernen SCADA-Systeme ist die Möglichkeit einer einfachen, umfassenden Integration in eine heterogen Softwarelandschaft, die in einem Unternehmen eingesetzt wird. Die derzeit am häufigsten im Verbund mit einem SCADA-System eingesetzten Systeme sind:
- HMI (Human Machine Interface) – Bedienfeld-Software,
- MES (Manufacturing Execution System) – Systeme (Produktionsleitsysteme),
- ERP (Enterprise Resource Planning)-Systeme (Geschäftsressourcenplanung-Systeme).
In der Zukunft wird eine Kombination aus der SCADA-Software und maschinellen Lernsystemen öfter anzutreffen sein. Ein Beispiel für eine solche Integration kann die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) sein. Die von den SCADA-Systemen gesammelten Daten werden an Systeme mit Algorithmen der künstlichen Intelligenz übertragen und dort analysiert. Die Ergebnisse der Analyse werden verwendet, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Ausfällen zu bewerten oder den Zeitpunkt der Abnutzung von Komponenten zu bestimmen.
SCADA-System und User Experience
Ein benutzerfreundliches System bedeutet für ein Unternehmen eine kürzere Einführungszeit und bessere Arbeitsergebnisse. Richtig gewählte Form und Umfang der präsentierten Informationen ermöglichen ein Informationschaos und daraus resultierende Fehler zu vermeiden. Ein modernes SCADA-System sollte eine präzise und individuelle Anpassung der Visualisierung für jeden Benutzer ermöglichen und dem Mitarbeiter einen angemessenen Umfang an Rechten einräumen.
Zugriff von der Browser-Ebene
Mobile Geräte spielen in Produktionshallen eine immer wichtigere Rolle. Gegenwärtig unterstützen moderne SCADA-Systeme den HTML5-Standard. Dank diesem sind die von dem Programm präsentierten Daten an allen mobilen Geräten verfügbar, einschließlich Tablets und Smartphones. Die HTML5-Technologie erlaubt zudem den Einsatz des SCADA-Systems auf vielen verschiedenen Endgeräten, ohne der Notwendigkeit der Installation und Konfiguration zusätzlicher Software.
