Echt oder Pseudo?

Die Anbieter von Bedien- und Visualisierungs-Software warten meist mit den Systemmerkmalen einer Client-Server-Architektur auf. Werden die einzelnen Softwareprodukte genauer untersucht, dann stellt sich eine differenzierte Situation dar.

Glaubt man den Aussagen der Anbieter von Bedien- und Visualisierungs-Software, dann besitzt jedes auf dem Markt angebotene Produkt das Systemmerkmal “Client-Server-Architektur”. Nimmt man jedoch die angebotenen SCADA Softwareprodukte genauer unter die Lupe, so geschehen bei Taschek & Gruber, dann unterscheiden sie sich sehr stark in Bezug auf die Architektur. Die Unterschiede gehen so weit, dass von echten und pseudo Client-Server-Architekturen gesprochen werden kann. Dabei ergeben sich für den Anwender der “Pseudo-Architekturen” teils unerfreuliche Auswirkungen, wie z. B. erhöhter Zeitaufwand oder sehr große Preisunterschiede.

Verschiedene Architekturen
Das Grundprinzip der Client-Server-Architektur stammt aus der Zeit der UNIX Technologie. Dabei beinhaltet das System einen oder mehrere Server, an denen beliebig viele Viewer ohne großen Aufwand angeschlossen werden können. Mit Einführung des PCs in die Fabrikautomation wurde diese Philosophie in die angebotenen SCADA Softwareprodukte integriert. Die entsprechend effiziente Architektur ist skalierbar von einer Einzelknoten-HMI-Steuerung bis zu einem voll vernetzten Mehrknotensystem. Server erfassen und verteilen die Systemdaten, die sie von den in der Applikation eingesetzten Steuerungen (SPS und/oder CNC) erhalten. Sie greifen auf alle benötigten Daten zu und bieten den Benutzern Echtzeitansichten der überwachten Prozesse. Über die Viewer können die Anwender die vom Server verteilten Daten betrachten, mit diesen Daten interagieren und Steuerungsvorgänge auslösen. Eine echte Client-Server-Architektur ermöglicht es, dass ein Automatisierungssystem schneller und einfacher zu implementieren, zu betreiben und auszubauen ist. Dabei kann das System anfangs klein sein und anschließend problemlos mit weiteren Servern und Viewern erweitert werden, zum Beispiel bei Wartungsaufgaben.
Im Prinzip besitzen alle angebotenen SCADA Softwareprodukte eine Client-Server-Architektur. Allerdings muss hier eine Unterscheidung zwischen echten- und pseudo-Architekturen gemacht werden. Bis auf zwei SCADA Software-Produkte (u. a. Cimplicity HMI von GE Fanuc), besitzen derzeit alle Softwareprodukte eine pseudo Client-Server-Architektur. Systeme mit einer echten Client-Server-Architektur besitzen je nach Größe der Applikation ein oder mehrere Server. Die Viewer sind mit der SCADA Software konfiguriert und besitzen keine eigene Datenbasis der Applikation. Sie erhalten sämtliche Daten von der Server-Seite. Im Gegensatz dazu wird bei einer pseudo Client-Server-Architektur die Datenbasis der Server auch auf den Viewern konfiguriert. Kommt es ? wie häufig in der Praxis ? zu einer Änderung des Automatisierungssystems, dann sind die Auswirkungen recht unterschiedlich. Mit einer echten Client-Server-Architektur kann eine Systemänderung einfach und schnell durchgeführt werden. Dabei sind der oder die Server zu modifizieren, wobei die Änderung über einen der angeschlossenen Viewer erfolgen könnte. Die Änderung kann nur von berechtigten Personen durchgeführt werden, die einen gesicherten Benutzernamen und Passwort besitzen. Somit ist eine 100-prozentige Datensicherheit garantiert und alle Änderungen können genau nachverfolgt werden. Da alle Viewer auf eine Datenbasis, nämlich die des Servers zurückgreifen, besitzen alle Viewer zu jeder Zeit den aktuellsten Ist-Zustand des Systems. Bei einer pseudo Architektur erfolgt ein komplizierter und zeitintensiver Prozess der Neukonfiguration sämtlicher im System arbeitenden Server und Viewer. Gleiches gilt bei der Erweiterung des Systems um weitere Viewer. Bei einer echten Client-Server-Architektur muss der neue PC nur mit der Software konfiguriert werden. Bei der pseudo Architektur muss zudem die aktuellste Datenbasis auf den Viewern konfiguriert werden.

Teure Applikations-Erweiterung
Eine Erweiterung der bestehenden Applikation kommt in der Praxis sehr häufig vor. Entweder werden weitere Viewer eingesetzt oder die Anzahl der vorhandenen E/A-Punkte erhöht sich. Gerade deswegen entscheiden sich die Anwender für eine Client-Server-Architektur, da diese ihnen die notwendige Flexibilität bei einer Erweiterung bietet. Allerdings sollten die Anwender schon bei der Softwareauswahl darauf achten, welche Folge-Kosten mit einer Erweiterung verbunden sind. Bei einer echten Client-Server-Architektur, wie sie GE Fanuc mit Cimplicity HMI bietet, werden den Anwendern nur die zusätzlichen E/A-Punkte berechnet, die im Server anfallen. Die E/A-Erweiterung ist für sämtliche Viewer oder zusätzliche Viewer kostenfrei. Bei einer pseudo Architektur hingegen werden alle zusätzlichen E/A-Punkte sowohl im Server als auch bei allen Viewern in Rechnung gestellt. Je mehr Viewer der Anwender einsetzt, umso kostenintensiver wird die pseudo Architektur im Vergleich zu einer echten Architektur. Am Beispiel einer Applikation mit 75 E/A-Punkten und einem Server sowie einem Viewer ergibt die Erhöhung der Anzahl der E/A-Punkte um den Faktor 10 auf 750 einen Preisunterschied von EURO 4.500, da die echte Architektur mit EURO 10.500 (Server: EURO 10.000 und Viewer 500) und die pseudo Architektur mit EURO 15.000 (Server: EURO 10.000 und Viewer 5.000) zu Buche schlägt. Der Kostenunterschied kann noch dramatischer ausfallen, wenn mehrere Viewer eingesetzt werden.
Eine echte Client-Server-Architektur, wie sie Cimplicity von GE Fanuc besitzt, bietet optimale Voraussetzungen zur Nutzung des Internets. Beinhaltet etwa eine Applikation mehrere Server, so muss nur ein weiterer Web-Server mit der Visualisierungs-Software integriert werden. Der Web-Server verhält sich gegenüber den bestehenden SCADA Servern nur wie ein weiterer Viewer. Die SCADA Server liefern die von den Steuerungen gewonnenen und aufgearbeiteten Daten an den Web-Server weiter. Es können nun beliebig viele Web-Viewer auf die Daten zurückgreifen. Die Datenübertragung erfolgt ereignisgesteuert, wobei die HTML-Seiten direkt aus den SCADA Bildern erzeugt werden.

Taschek & Gruber
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