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Mit Web-Technologien besser beobachten

Automatisierung: mehr Leistung für die Visualisierung
Mit Web-Technologien besser beobachten

IT-Technologien und Vernetzung mit der IT-Welt sind seit Jahren die Trends in der Automatisierungstechnik, Stichwort Ethernet versus Feldbusse. Mit dem Einzug von PC und Ethernet in die Produktion ziehen daher auch Internet(Web)-Technologien in die Automatisierungstechnik ein.

Web-Technologien bieten zusammen mit dem Internet eine standardisierte Kommunikations-Infrastruktur. So ist bei vielen Anwendungen die Browser-Technologie ein Vehikel für geringere Lizenz- und Schulungskosten. „Die Innovationsmöglichkeiten und die Anwendungsfelder von Web-Technologien sind so vielfältig, dass sie heute sicherlich noch nicht zu überschauen sind, fest steht aber, dass sie in naher Zukunft in der Automatisierungstechnik völlig selbstverständlich und nicht mehr wegzudenken sind“, ist sich Markus Winzenick, Geschäftsführer im ZVEI-Fachverband Automation, sicher. „Sehr häufig werden wir im Verband nach dem Marktpotenzial von Web-Technologien gefragt. Doch eine konkrete Antwort auf diese Frage fällt sehr schwer. Sind doch Web-Technologien nicht einzeln vermarktbar, sondern vielmehr als Technologie Bestandteil hochwertiger Automatisierungsprodukte. In Leitsystemen und in Geräten zum Bedienen & Beobachten spielen sie heute schon eine wichtige Rolle. Aber auch zum Parametrieren von Feldgeräten werden Web-Technologien bereits erfolgreich eingesetzt. Allein diese Bereiche sind ein Multi-Milliardenmarkt innerhalb der Automatisierungstechnik“, meint Winzenick

„Ethernet steht für Leistung und Offenheit in der industriellen Kommunikation. Mit diesem Netzwerk lassen sich alle Anforderungen von der Echtzeitkommunikation im Feld bis hin zum einfachen Datenaustausch mit der Leit- und Management-Ebene realisieren. Offene Web- und Internet-Technik ergänzt dieses Kommunikationsmedium ideal“, ergänzt Automatisierungsspezialist Clemens Faller von Schneider Electric. „Nach der Integration der ersten Web-Server in der SPS wurden offene Systemarchitekturen und der massive Einsatz von Internet-Technik weiter vorangetrieben. So bieten SPS-Systeme mittlerweile Web-Services, mit denen die SPS mit industriellen Anwendungen auf der Verwaltungsebene interagieren kann. Genauso ist ein direkter Datenaustausch zwischen Steuerungsebene und relationalen Datenbanken möglich. Die Verbindung zwischen Steuerungen und der übergeordneten Rechnerwelt ist mit solchen Möglichkeiten denkbar einfach“.
Auch Siemens setzt auf Web-Technologien besonders im Umfeld des Profinet auf Basis Ethernet-TCP/IP. „Wesentliche Vorteile ergeben sich etwa bei ortsunabhängigen Zugriffen auf Daten von der Leitebene bis auf die Feldebene oder auch durch den einfachen Zugang über einen Web-Browser. So bieten die Web-basierten Funktionen einen einfachen Zugang zur schnellen Prozess- und Systemdiagnose von Automatisierungskomponenten. Web-basierte Bedien- und Beobachtungsfunktionen ermöglichen eine ortsunabhängige Prozessbeobachtung und Service-Unterstützung.
Dementsprechend kommen Web-Technologien heute in den unterschiedlichsten Geräten und Systemen wie den Simatic-S7-Controllern, den Bedien- und Beobachtungssystemen Simatic WinCC wie auch dem Prozessleitsystem PCS 7 zum Einsatz“, so Siemens-Automatisierungsspezialist Uwe Ruttkamp. Siemens wird weitere Geräte und Applikationen um Web-basierte Funktionen ergänzen und vorhandene weiter ausbauen, wie die Simatic-Controller S7-300/400 um zusätzliche Systemdiagnose für Baugruppen und Profinet-Topologieanzeige. „Bei industriellen Anwendungen arbeiten die meisten webbasierten Automatisierungslösungen im lokalen Firmennetz und nicht über das Internet. Beim Einsatz der Web-Technologien geht es also weniger um Anwendungen im Internet, als vielmehr um den Einsatz standardisierter Technologien, die im Umfeld des Internets
entwickelt wurden. Deren Nutzung ist natürlich auch in lokalen Fabriknetzen möglich. Der wesentliche Nutzen ergibt sich durch den Einsatz der Standards. Sie sorgen für plattformunabhängige Durchgängigkeit des Datenverkehrs. Außerdem profitiert der Anwender von einheitlichen Benutzer-Schnittstellen“, so Prof. Frithjof Klasen, Leiter des Instituts für Automation & Industrial IT an der Fachhochschule Köln und Initiator des Webmation-Projektes. Einsatzschwerpunkte sieht er beim Einsatz von Webservern in Steuerungen, Feldgeräten und Visualisierungssystemen. Dort können Web-Browser als Benutzer-Schnittstelle für Inbetriebnahme, Diagnose, Projektierung und Prozessvisualisierung eingesetzt werden.
Lösungen für den industriellen Einsatz sind beispielsweise ein Web-basiertes Bedien- und Beobachtungssystem für die Produktionsanlagen eines großen Kabelherstellers sowie unter dem Markennamen WebMation eine Reihe von eigenen Softwareprodukten. „Mit WebMation-Webcams wird bereits eine Lösung zur Fernsteuerung von Kameras für die Überwachung von Industrieanlagen vertrieben“, erläutert Klasen.
Zukünftig werden auch in den kleineren Steuerungen Webserver integriert sein, mit denen der Anwender eine per Web-Browser darstellbare Visualisierung direkt auf der Steuerung erhält, erwartet Michael Gulsch vom Systemmarketing bei Phoenix Contact. Welche Bildformate und welche Technologie jeweils verwendet werden, hänge stark vom Webvisualisierungskonzept der Hersteller ab. „Auf Seiten der Steuerung gibt es mehrere Möglichkeiten zur Gestaltung der Visualisierungsseiten. Entweder als reiner HTML-Text, als Java-Applet oder als Flash. Die unterstützen Grafikformate richten sich sehr stark daran aus, wie leistungsfähig die darstellende Komponente ist. Wird zur Darstellung ein PC verwendet, ist man in der Wahl frei, da auch die Decodierung großer JPEG-Bilder kein Problem darstellt. Anders sieht es aus, wenn kleine Webpanel mit Prozessoren geringer Rechenleistung zum Einsatz kommen. Dann bietet sich das Graphik Interchange Format (GIF) als einzige Alternative zu SVG“. GIF komprimiert Bilddateien verlustfrei bei moderater Rechnerleistung, ist aber lizenzpflichtig. Das von der Joint Photograph Expert Group (JPEG) entwickelte Bildformat ist sehr weit verbreitet, aber verlustbehaftet und rechenintensiv und daher auf PC-Plattformen beschränkt. Das Scalable Vector Graphic-Format (SVG) schließlich arbeitet nicht mit Bildpunkten, sondern Koordinaten. Daher lassen sich Funktionen wie Vergrößern und Verkleinern verlustfrei ausführen, allerdings lassen sich laut Gulsch keine Fotos darstellen. In welche Richtung es in Zukunft gehen wird, lässt sich laut Gulsch derzeit schwer beantworten. Zum einen liege der neue Standard HTML 5 noch in der Entwicklungsphase, zum anderen würden auch kleine Plattformen immer leistungsfähiger, so dass auf Steuerungen die gleichen Möglichkeiten bestehen wie auf dem PC.
„Vektorgrafiken sind ein vielversprechender Ansatz für industrietaugliche Visualisierungen, GIF hat heute aber mindestens die gleiche Berechtigung, da es eines der wenigen Formate ist, welches auch von kleinen Plattformen beherrscht werden kann“, meint Gulsch. Ein anderer Aspekt ist das anzeigende Element an sich. Derzeit sei auch schwer abzuschätzen, in welche Richtung die Browserentwicklung gehe. Über kurz oder lang ist gerade die gesamte Automatisierungstechnik gefragt, eine an ihre Bedürfnisse angepasste Browser zu verwenden und vor allem zu definieren. Ein Standard muss her, der beschreibt, welche Funktionen der Web-Technologie in Automatisierungssystemen Sinn machen und welche nicht. Auch fehlen noch Funktionen, welche auf Basis der Web-Technologie speziell integriert werden müssen. Diesen Fragen muss sich die Automatisierungstechnik stellen, um ein nachhaltiges, herstellerunabhängiges Visualisierungskonzept auf Basis moderner Web-Technologien zu entwickeln“, so Gulsch.
Dipl.-Ing. Achim Scharf Fachjournalist in München
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