Industrial IoT vs. SCADA: Das überlegene Steuerungssystem bestimmen

Fast jede Industrie arbeitet mit SCADA-Systemen (Supervisory Control and Data Acquisition). Das gesamte industrielle Geschehen hängt stark davon ab. SCADA ist ein Automatisierungssteuerungssystem, das Supervisoren Einblick in Anlagenbedingungen gibt. Es wird in nahezu allen Industriebereichen eingesetzt, um die gesamte Anlage aus einem Kontrollraum zu steuern. Lassen Sie uns SCADA und seine Geschichte genauer betrachten.

Vor SCADA machte die industrielle Revolution einen drastischen Wandel zur Industrie 3.0 – partielle Automatisierung durch speicherprogrammierbare Steuerungen und Computer. In dieser Revolution wurde das Internet als großer Durchbruch eingeführt. Die Erfindung von Computern und Software galt als revolutionär und führte zur Aufgabenautomatisierung – auch „intelligente Automatisierung“ genannt.

Ein SCADA-System besteht aus Software und Hardware, die es Industrien ermöglichen, Prozesse sowohl lokal als auch remote zu steuern. Branchen wie Wasser/Abwasser, Energie, Öl & Gas, Fertigung, Lebensmittelproduktion nutzen SCADA zur Erfassung, Überwachung und Verarbeitung von Echtzeitdaten. Zudem vereinfachte SCADA die Verwaltung industrieller Prozesse und die direkte Interaktion mit Geräten wie Ventilen, Pumpen und Motoren. SCADA half bei Überwachung und Steuerung in allen Segmenten: Entwicklung, Fertigung, Produktion, Fabrikation. Ein Basis-SCADA-System umfasst:

• Human-Machine Interface (HMI)
• Überwachungssystem (Supervisory System)
• Remote Terminal Units (RTUs)
• Programmierbare Logiksteuerungen (PLCs)
• Kommunikationsinfrastruktur
• SCADA-Programmierung

Kombiniert bilden diese ein funktionsfähiges SCADA-System: HMI als Ein-/Ausgabegerät für Bedienersteuerung. Das Überwachungssystem als Kommunikationsserver, der HMI mit PLCs und Sensoren verbindet. RTUs übertragen aufgezeichnete Daten an das Überwachungssystem. PLCs arbeiten über Sensoren und liefern Echtzeit-Monitoring der industriellen Verarbeitung.

Wie ein SCADA-System funktioniert

1. Datenerfassung

SCADA-Systeme sind wichtig und zuverlässig, weil sie große Datenmengen für intelligente Geschäftsentscheidungen liefern. Sensoren, Controller und Echtzeiteinheiten spielen bei der Datensammlung die Hauptrolle. Das Echtzeitsystem besteht aus zahlreichen Sensoren, die Echtzeitdaten sammeln. Um perfekten Systembetrieb zu gewährleisten, ist die Überwachung dieser Sensoren essenziell.

2. Datenkommunikation

SCADA nutzt kabelgebundene Netze für effektive Kommunikation zwischen Nutzer und Geräten. Dies erhöht die Effizienz der Sensoren; große Datenmengen werden über Sensoren abgerufen und müssen für effektive Kommunikation gesichert werden. SCADA nutzt Netzwerkkommunikation für Datenübertragung.

3. Datenpräsentation

Bei großen Sensordatenmengen wird die Umwandlung in nützliche Information zur wichtigsten Aufgabe. Da die gleichzeitige Handhabung vieler Sensoren komplex wird, nutzt SCADA das Human-Machine Interface (HMI), um alle Sensordaten zu sammeln und in effektive Information umzuwandeln.

4. Die Human-Machine-Schnittstelle

Da SCADA HMI nutzt, müssen Menschen die angezeigten Informationen überwachen. Es bietet Zugriff auf mehrere Steuergeräte und PLCs.

5. Steuern und Überwachen

SCADA nutzt Schalter zum Betrieb jedes Geräts – Ein-/Ausschalten. SCADA arbeitet automatisch ohne menschliches Eingreifen, in bestimmten Situationen ist manuelle Steuerung nötig.

Technologisch entwickelt sich die industrielle Automatisierung so, dass Roboter Menschen ersetzen. Jetzt steht die größere Revolution an: Industrial Internet of Things oder Industrie 4.0.

IoT ist ein fortschrittliches Konzept, das Industrien aufgrund sensorbasierter Techniken und datengesteuertem Ansatz breit akzeptieren. Es ermöglicht Industriellen, Geschäftsentscheidungen zu strategisieren und Lücken zu schließen für bessere Qualität. Beispiel: Wenn SCADA detaillierte Berichte generiert, kann IoT das Format verbessern und sie simpler, effektiver bereitstellen. Zudem unterstützen Technologielösungen das direkte Teilen von Berichten an die Zentrale oder spezifische Personen. Sehen wir, wie IoT PLCs und SCADA ablöste.

Es wird vorhergesagt, dass in den kommenden Jahren Billionen Geräte mit dem Internet verbunden sein werden. Industrie 4.0 ist eine Ära und Revolution, die alles automatisiert und die Dynamik jeder Branche verändert hat.

Wie IoT SCADA und PLC ablöste

PLC war jahrzehntelang SCADAs Begleiter, wurde aber durch technologischen Fortschritt veraltet.

Auch PLCs empfangen Sensordaten, verarbeiten sie und senden sie gemäß programmierten Parametern weiter. PLCs können Echtzeitdaten wie Betriebstemperatur aufzeichnen und überwachen. Prozesse werden automatisch gestartet/gestoppt; bei Fehlfunktionen werden Alarme generiert.

Doch Industrial IoT trat auf den Markt und entwickelte sich als überlegene Technologie gegenüber traditionellem SCADA und PLC. Seine intelligenten Fähigkeiten sind hoch anpassungsfähig an moderne Industrien. Viele Branchenstatistiken zeigen: SCADA war in der Industrie-4.0-Revolution relevant, aber limitiert in der Schaffung eines vollständig vernetzten Ökosystems zur Verarbeitung für den Rest des Business.

Industrial IoT wurde als Technologie auf SCADA aufgesetzt. Parameter wie Skalierbarkeit, Data Analytics kamen mit der disruptiven Technologie IoT hinzu.

Daten aus SCADA-Systemen fungieren weiterhin als Datenquelle für Industrial IoT. Industrial IoT fokussiert auf Analyse granularer Maschinendaten zur Produktivitätssteigerung, während SCADA auf Monitoring und Steuerung fokussierte. IoT brachte eine Welle neuer Geschäftsmodelle, die die SCADA-Landschaft veränderten.

Wie IoT sich von SCADA unterscheidet

Die folgende Tabelle veranschaulicht die Unterschiede:

Nr.	MERKMALE	SCADA	IoT
1	Skalierbarkeit	In SCADA-Systemen verschlechtert sich die Leistung bei steigender Nutzerzahl drastisch durch traditionelle Architektur. Berichte von Anlagen in anderen Ländern/Regionen dauern länger.	IoT kann riesige Datenmengen von Sensoren aufnehmen und verarbeiten und beliebig relevante Dinge verbinden – via Protokolle wie MQTT, HTTPS, XMPP, COAP, REST – unterstützt durch On-Demand-Skalierbarkeit dank serverloser Architektur.
2	Data Analytics	Hauptnutzung: täglicher Anlagenbetrieb, Aufnahme und Speicherung endlicher Datenmengen ohne Erhalt historischer Daten für tiefere Analysen.	IoT beinhaltet langfristige Datenspeicherung für Analysen zur Vorhersage von Wartungsplänen, Reduzierung von Ausfallzeiten, Verlängerung der Anlagenlebensdauer. Predictive Analysis und Preventive Maintenance sind integriert, unterstützt durch Machine-Learning-Module.
3	Standardisierung	SCADA nutztmostly OPC für Datenerfassung – ein bewährter Standard, aber Nachteil: Basiert auf DCOM-Technologie; Geräte können unabhängig vom Footprint keine Daten austauschen.	Primäres Ziel von Industrial IoT: Standardisierung von Sensornetzen, Datenerfassung, Aggregation. IoT-Standards wie OPC UA definieren sichere Echtzeitkommunikation in Anlagen mit verschiedenen Steuergeräten und Sensoren verschiedener Hersteller. Sicherheit ist in IoT-Standards integriert mit Support für MQTT, HTTPS, RAML etc.
4	Interoperabilität	In SCADA lassen sich Geräte verschiedener Hersteller nicht leicht integrieren. Sogar verschiedene Versionen desselben Herstellers bereiten Herausforderungen. SCADA bietet verteilte Geschäftsprozesse, die in Silos arbeiten.	Industrial IoT-Ökosysteme sind noch fragmentiert, aber Protokolle wie MQTT ermöglichen plattformübergreifende Kommunikation unabhängig vom Hersteller.

Was die Zukunft nach der Vergleichsanalyse bringt

Zusammenfassend: Beide, SCADA und IoT, beinhalten Sensoren und Datenerfassung. Sie unterscheiden sich in vielen Aspekten, teilen aber das gemeinsame Ziel. SCADA ist kein vollständiges Steuerungssystem, während Industrial Internet of Things aus vielen miteinander verbundenen Geräten besteht. Es ermöglicht ferngesteuerte Objektkontrolle über verschiedene Netzwerke und Architekturen. Die Kombination von IoT mit SCADA bietet ein ganzheitliches Verständnis der gesamten Industrieanlage auf vereinfachte Weise. Wo SCADA manuelle Analytics-Berichte erfordert, automatisiert IoT diesen Prozess – Zeitersparnis und Qualitätsgewinn.