Steuerungssystemeffizienz meistern durch nahtlose HMI-Kommunikation

Human Machine Interfaces (HMIs) sind entscheidend für straffe Überwachung und Steuerung jedes Steuerungssystems – ob klein oder über mehrere geografische Standorte verteilt. Kommunikation ist dennoch notwendig, unabhängig vom Umfang des Steuerungssystems, da sie Transparenz, schnelle Reaktion und Entscheidungsträger von jedem physischen Standort entbindet.

Zusätzlich sollten verschiedene Automatisierungssysteme nicht nur starke interne Kommunikationsportale haben, sondern auch die neueste Welle von Geräten wie Smartphones und Tablets unterstützen. Der Grund ist die schnelle Akzeptanz solcher Geräte durch Betriebspersonal, was es ihnen erleichtert, Informationen zu erlangen und somit ihre Produktivität zu steigern.

Heutige Hard- und Software haben ausreichende technologische Fortschritte gemacht, um solche vernetzte Expansion zu unterstützen, indem sie Remote-Server mit HMIs interagieren lassen und einen reibungslosen Datenstrom an alle Geräte liefern. Typischerweise ist der Einsatz von HMIs auf interne Überwachung und Steuerung von Geräten wie SPS, Antrieben und Schaltern beschränkt, aber ihre Integration mit der Außenwelt ist langsam zu einer unverzichtbaren Anforderung geworden. Moderne PC-basierte HMIs lösen dieses Problem durch ständigen hin- und hergehenden Datenaustausch mit allen vernetzten Geräten.

Die drei Hauptwege, um diese Ziele zu erreichen, sind:

Direkter Zugriff

Moderne PCs sind bereits mit Hardware ausgestattet, die für solche Kommunikation genutzt werden kann, wenn sie mit ordnungsgemäß entwickelter HMI-Software gekoppelt ist. Der einfachste und etablierteste Weg ist über den Webserver des HMI. Das Verfahren ist simpel: Das HMI wird über eine Ethernet-Verbindung mit dem Internet verbunden. Die Unternehmensdaten und -funktionen sind über Webseiten und Technologien wie Cloud verfügbar, sodass andere mobile Geräte über einfache Adressen darauf zugreifen können. Einmal verbunden, können Befehle gesendet und Daten über das Gerät angezeigt werden.

Sicherheit ist ein wachsendes Anliegen bei so offener Kommunikation, aber Webserver-Technologien wie Apache HTTP und Microsoft IIS erfüllen neueste Sicherheitsstandards wie SSL und HTTPS, um die Integrität der Benutzerdaten zu garantieren. Als Fortschritt können Benutzerrechte festgelegt werden, die größere Sicherheit und Reduktion von Autoritätsmissbrauch bieten. Beispielsweise sollte ein Automatisierungsingenieur, der auf ein bestimmtes Asset beschränkt ist, weniger Rechte haben als ein Ingenieur, der die Synchronisation verschiedener Steuerungssysteme im gesamten Werk verwalten muss.

Das Internet zusammen mit Technologien wie HTML5/CSS3 und Cloud-basiertem Speicher macht die Bereitstellung und Verwaltung solcher HMIs extrem flüssig. Der Nachteil leitet sich jedoch genau von diesem Vorteil ab: Übermäßige Abhängigkeit vom Internet kann bei Netzwerkausfällen zum Betriebsstillstand führen.

Vor-Ort-IT

Ein teurerer, aber zuverlässigerer Ansatz ist der Einsatz von Vor-Ort-IT-Hardware und -Software. Diese Option bietet mehr Leistung und Flexibilität bei der Datenverteilung auf mehrere Geräte, erfordert aber spezialisierte Hard- und Software sowie ständige Wartung. Mehrere HMIs in einer Anlage sind über Ethernet-Ports verbunden und bilden ein Intranet, das alle Funktionen eines Internets besitzt, aber auf lokaler Ebene. Die Informationen können wie zuvor über verschiedene Geräte abgerufen werden, diesmal jedoch mit größerer Sicherheit und kontrollierterer Art.

Wie offensichtlich, erfordert diese Option den Aufbau eines internen IT-Netzwerks, das sich über alle Bereiche der Anlage und eventuelle zugehörige Büros erstreckt. Das Intranet müsste idealerweise standortunabhängig sein und eine Verbindung zwischen allen bestehenden Unternehmensassets – ob Enterprise oder Fertigung – herstellen.

Sicherheit wäre eines der geringsten Bedenken des Netzwerks, aber es würde ein hohes Maß an Wartung und ständigem Service erfordern, um ohne Unterbrechungen zu funktionieren.

Die Cloud

Die vorherigen beiden Methoden nutzten einen Webbrowser, um auf Seiten zuzugreifen, die Automatisierungsfunktionen enthalten. Das gesamte Bild würde sich ändern, wenn Cloud-Technologien den Großteil des Informationsflusses übernehmen würden, sodass Geräte auf stabilere, zuverlässigere und ressourcenreichere Weise interagieren könnten. Mehrere redundante Verbindungen würden es jedem Gerät ermöglichen, sich mit der Cloud zu verbinden und HMI-Funktionen über Smartphone-Apps abzurufen. Diese Apps würden Änderungen in Datenbanken und Tabellenkalkulationen in der Cloud widerspiegeln, die wiederum auf die industrielle Hardware vor Ort reflektiert würden.

Cloud-Systeme sind hochflexibel, kostengünstig und extrem sicher. Beispiele sind Amazon Web Services und Microsoft Cloud, die ein hohes Maß an virtueller und physischer Sicherheit sowie eine Kette von Backup-Mechanismen nutzen, um selbst in schlimmsten Fällen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten.

Ein Cloud-System ist daher die neueste und machbarste Lösung für HMI-Kommunikation mit Remote-Geräten. Die weit verbreitete Verfügbarkeit des Internets – sei es in Form von 4G-Mobilfunknetzen zusammen mit leistungsstarken Mobilgeräten – hat es zu einer Industrietechnologie gemacht, die sich über die kommenden Jahrzehnte leicht etablieren wird.

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