Control-IT Industrie Automatisering,
MES, SCADA en OPC consultancy.
|
|
|
|
Stand van zaken in SCADA land De 10 pakketten die Scada markt vandaag de dag domineren lijken op het eerste gezicht sprekend op elkaar. Wie echter onder de oppervlakte van de prachtige procesplaatjes gaat kijken naar de basis-architectuur en de toegepaste technieken ontdekt toch fundamentele verschillen. Inzicht in deze technische opbouw is van buitengewoon groot belang bij een systeemkeuze : de laatste tien moeilijke procenten functionaliteit van een Scada project bepalen immers voor een groot deel de omvang van de engineeringkosten. Het Scada pakket achter procesmimics : welke technieken worden er vandaag gebruikt , welke ontwikkelingen spelen er en waar evolueert supervisory control naar toe….
In ieder verkoopgesprek zullen de termen uitbreidbaarheid, openheid en flexibiliteit vallen. Wat bepaalt nu eigenlijk die uitbreidbaarheid, openheid en flexibiliteit ? Uitbreidbaarheid - of performance - wordt grotendeels bepaald door de architectuur van een Scada pakket. De opbouw van de real time database in combinatie met de IO drivers en de netwerkarchitectuur zijn hierbij de bepalende factoren.
Sinds de introductie is het hart van de verschillende Scada systemen in principe hetzelfde gebleven. Bijna alle pakketten maken gebruik van een real time database waarin de waarden van procespunten, alarmen of realtime trends worden geactualiseerd. Deze real-time database is in de meeste gevallen uitgevoerd in het scada systeem zelf als geheugengebied, maar kan ook worden betrokken van OPC server. Actualisatie gebeurt door middel van het uitwisselen van data met de controllerlaag - bijvoorbeeld PLC's. Bewerking op deze data gebeurt met taken. Met deze procesgegevens worden de voor Scada pakketten zo karakteristieke functies zoals procesvisualisatie en -controle en historische data- en alarm logging vervuld. Daarmee is de gemeenschappelijke deler wel bepaald want onderling variëren de technieken van pakket tot pakket. Zo maakt WinCC bijvoorbeeld gebruik van een enkele database server. Gedistribueerde database servers vinden we bijvoorbeeld bij iFix en Wizcon. Deze databases fungeren als client voor de IO laag en als server bijvoorbeeld display clients. Factory Link kan bijvoorbeeld de client server rol voor de IO laag omdraaien tot een event-driven systeem. Een systeem waarin enkel nog data ge-cached wordt door server taken ten behoeve van clients is Citect. Tevens zijn er per pakket een groot aantal trucs ontwikkeld om de communicatie tussen de controllerlaag en de Scada laag of tussen de Scada stations onderling te minimaliseren - bijvoorbeeld de ondersteuning van exception writes, unsolicited receives van Factory Link en 'communication on demand' concept van Wizcon. Een pakket als Genesis maakt enkel nog gebruik van OPC servers als opslag van data.
Alle Scada leveranciers kunnen u een schier onuitputtelijk lijst geven met communicatie drivers naar allerhande controllers. Bij toepassing van een bepaalde driver moet altijd gekeken naar de de installatieprocedure van de driver, communicatie performance, ondersteuning van datatypes en de mate waarin de ontwikkelaar de driver kan instellen. Dit zijn zaken zoals ondersteuning van write en receive mogelijkheden, poll frequentie, time out, retries enzovoorts. Het belangrijkste is en blijft echter altijd om te vragen naar referenties en gebruikerservaring met een bepaalde driver. Als de leverancier die niet duidelijk kan geven is het aan te raden om snel naar alternatieven te zoeken. Een geslaagde ontwikkeling is het gebruik van OPC om data uit te wisselen. Meer en meer worden OPC servers toegepast. OPC (OLE for process control) is een standaardisering van de data uitwisseling in de automatisering. Toepassingen kunnen gegevens direct verbinden en uitwisselen. De standaard is ontwikkeld door zo'n 270 leveranciers van hardware en software (PLC, SCADA etc). Een nadeel van het gebruik van een OPC server is dat men vanuit het SCADA systeem geen controlemechanismes en optimalisatiemethodes kan gebruiken voor de driver. Optimalisatiemethode's worden gemist omdat het SCADA systeem minder mogelijkheden heeft om te specificeren hoe vaak een controller wordt afgevraagd (bijvoorbeeld in het geval van telemetrie)
Alle pakketten kennen netwerkfunctionaliteit in een LAN. De meeste zijn gebaseerd op de Netbios stack hoewel er ook eigen protocollen zijn geschreven : het Suitelink protocol van Intouch is daar een voorbeeld van. Inbelmogelijkheden met dial-up netwerkverbindingen zijn momenteel gewild in de markt, vooral in de waterwereld. Als het pakket open is in netwerkarchitectuur is installatie hiervan vrij eenvoudig. De flexibiliteit die een pakket kan bieden wordt bepaald door de ondersteuning van open standaarden en de programmeerscripts of -talen die kunnen worden gebruikt.
Met de koppeling aan Relationele Database Systemen als Oracle of SQL server en MRP systemen wordt vooral gebruik gemaakt van ODBC -Open Database Connectivity. De meeste Scada pakketten kunnen zowel de client als de server rol vervullen. Omdat ODBC calls veel overhead kennen zijn ze minder geschikt voor tijdkritische dataoverdracht. Een andere veel directere en snellere methode die toegepast wordt is ADO -OLE-DB Het inbedden van objecten door middel van OLE - Object Linking and Embedding - wordt steeds meer toegepast in applicaties. Een bijzondere vorm hiervan, speciaal bedoeld voor toepassingen in de procesindustrie is OPC - OLE voor Process Control.
Binnen de editor kan er meestal vrij aardig geconfigureerd worden Grafische objecten in een procespagina kunnen door middel van een fill-in-the-blancs formulier gekoppeld worden aan IO. Eén ding is hier belangrijk met het oog op engineeringtijd : of de link naar het oorspronkelijke bibliotheek object in tact blijft. Het kunnen importeren of exporteren van IO lijsten of zelfs taalmodules is common sence bij de meeste pakketten. Uitermate belangrijk zijn de programmeermogelijkheden bij een pakket. Grofweg zijn er drie nivo's die oplopen in complexiteit waarbij je kan programmeren bij Scada :
Voor de eerste categorie maken varianten van Visual Basic en Visual Basic for Applications de dienst uit. In de tweede categorie moeten de aloude programmeerscripts soelaas bieden. Is dit niet het geval dan is voor de derde categorie bij het overgrote deel van de pakketten een Programmeer Kit als extra module beschikbaar. Als recente ontwikkelingen - van de afgelopen vijf jaar - mogen de komst van NT/Win 2000 als Scada platform, Inter/ intranet, de roep om redundantie uit de markt en de opkomst van de suites genoemd worden.
De verschuiving naar Windows NT en dan naar Windows 2000 als Scada platform. Met het jaar 2000 problematiek zijn nagenoeg alle systemen omgezet van DOS/Win 3.11/'95 omgezet naar NT. Linux ziet men zelden, Windows XP is nog niet geschikt voor alle pakketten. Er zijn een paar SCADA-achtigen gebaseerd op JAVA bekend.
Ieder zichzelf respecterend pakket kan als Inter/Intranet server procesbeelden beschikbaar stellen aan standaard internet browsers. Een intranet display client is bijvoorbeeld onderhoudsploegen of dial up access. Bij sommige pakketten worden de Internet Server taken uitgevoerd door een externe Internet Server dus is al snel een extra NT station met een Internet Information server noodzakelijk - met alle onderhoudskosten van dien. Bedieningsoppervlakten met een web browser zijn daarintegen zero based administration clients. Een keuze tussen extra onderhoudsinspanning en engineeringskosten is telkens weer een afweging.
Redundantie is een trend ingezet door vraag vanuit de markt. De tijd dat Scada het low-end broertje was het DCS systeem ligt achter ons. Tegenwoordig knippert een klant niet meer met z'n ogen als hij procesapparatuur ter waarde van een half miljard wil koppelen aan Scada. Hij heeft daarbij steevast één eis : het proces moet volledig redundant kunnen worden uitgevoerd. De kans op uitval van een redundant systeem is immers aanmerkelijk geringer dan een enkel systeem. Redundantie is een duidelijke marktvraag en ieder pakket heeft z'n eigen oplossing hiervoor gecreëerd. Redundantie kan standaard in de software zitten - bijvoorbeeld bij Citect of als extra module worden verkocht zoals bij WinCC, FIX Dmacs en Factory Link. Bij de laatste twee genoemde zijn de modules ontwikkeld door de Nederlandse leveranciers. Redundante functionaliteit programmeren buiten de standaard modules is echter een complexe wetenschap, maar komt jammer genoeg vaak voor. De scripts en programmeertalen moeten hiervoor geschikt zijn. Men moet in de programmeertalen bijvoorbeeld kunnen beschikken over de mogelijkheden om te checken of taken op een andere PC's nog wel actief zijn, taken te kunnen opstarten en beëindigen, que -en semafoor constructies te kunnen toepassen en taken remote te kunnen opstarten vanaf een andere node.
Afgelopen tijd hebben de komst van de suites gezien, met name bij Intellution, Wonderware en PCsoft. Data warehousing en logistiek, batching, Scada, Web servers en Soft Logic Control in één pakketbundel. Jarenlang woedde er de discussie 'of DCS en Scada naar elkaar toe groeien' en ' of Scada en PLC 's zullen gaan verdwijnen'. De SCADA pakketten zien we nu veel meer uiteenvallen in een beperkt aantal losse client/server componenten die gezamelijk de SCADA functionaliteit zoals visualisatie en bediening, trending, alarmmanagement en gebruikersbeheer voor hun rekening nemen. Tevens is met OPC de eerste stap gezet naar een SCADA systeem dat gevoed wordt met gegevens vanuit de controllerlaag in plaats van dat het SCADA systeem de regisseur is van het binnenhalen van data. Representatie vindt steeds meer plaats via technieken uit de Internethoek. Technieken als DCOM, XML en SOAP nemen hierbij een prominente plaats in.
Een SCADA systeem is al lang geen eindpunt meer in een proces maar vormt een schakel binnen de vertikale integratie van produktieprocessen. SCADA maakt onderdeel uit van MES (Manufacturing Execution Systems) als middel voor optimalisatie bedrijfsprocessenen. In feite is SCADA het MES onderdeel wat het dichtst tegen de produktievloer aan zit als koppelvlak naar controllers en PLC's. MES systemen vormen een bonte mengeling van software systemen : sommige systemen zoals produktieplanning zijn transaktiegeorienteerd en daarmee in feite databases, andere systemen zoals S88 batching pakketten hebben iets van modelleringssoftware, een (koppeling met) een real time-database en transaktie systemen. SCADA blijft een herkenbaar onderdeel binnen de MES functionaliteit, bijna te zeggen standaard onderdeel daarvan. Met integratie naar de produktievloer zijn er veranderingen geweest. De controller laag kreeg naast de klassieke PLC en DCS controllers gezelschap van Soft Logic, IO in Proces- bussystemen, Open Control en in toenemende mate embedded software. In de toekomst zullen deze componenten steeds meer kunnen worden ingebed - met bijbehorende licentierechten - in de 'Scada' pakketten.
Algemene en de facto standaard modellen zoals bij batching S88.01, S88.02 en S95 zijn de basis voor een groot aantal succesvolle produkten van SCADA leveranciers, deze zijn niet geintegreerd in de SCADA pakketten maar als aparte produkten te koop. Wel geintegreerd in de pakketten en een nieuwe ontwikkeling is de Food and Drug Administration (FDA) 21 CFR Part 11 norm. Deze norm geeft criteria aan voor de validatie van elektronisch opgeslagen en getekende bestanden.
Ondanks deze veelbelovende ontwikkelingen blijft het voorlopig zaak om kritisch te kijken naar het pakket wat u vandaag bij een leverancier koopt. Onder de oppervlakte van de verschillende pakketten schuilen toch grote verschillen. Een Scada pakket kan nog het beste worden vergeleken met een ketting waarin de zwakste schakel bepalend is. De drivertechnieken met de afhandeling van IO, de interne opbouw van de real time data base(s) en de verspreiding daarvan over het netwerk - in combinatie met de verspreiding van de server taken - bepalen in grote mate belangrijke zaken zoals performance, uitbreidbaarheid en communicatiebelasting naar de drivers en op het netwerk. De programmeermogelijkheden samen met de ondersteuning van de open standaarden bepalen de flexibiliteit bij ontwikkeling. Behalve deze technische factoren, zijn kennis en ondersteuning van de leverancier en de prijs/kwaliteit verhouding van de verschillende pakketten belangrijk. Als een system integrator voor engineering wordt ingeschakeld geldt hiervoor hetzelfde : kennis en kunde in de systemen en de prijs/kwaliteit verhouding van het engineeringwerk. De verschillen zijn ook hier onderling groot. Een weloverwogen keuze kost tijd en vereist veel specifieke kennis. Daartegenover staat altijd dat een gelukkige keuze veel geld, tijd en ergernis kan besparen. Een wat uitgebreidere SCADA oriëntatie verdient zich terug (in minder engineeringstijd) als één van de volgende punten aan uw applicatie van belang is:
Wij helpen u deze oriëntatiefase succesvol voor u maken !
|
|
Send mail to info@control-it.nl with questions or comments about this web site.Copyright © 2002
Control-IT Industrial Automation
|