SCADA

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===== Präsentation der SCADA-Software am Beispiel von Asix =====

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Asix ist eine seit 1994 von der Firma ASKOM entwickelte Plattform für HMI/SCADA/MES-Systeme, die zur Entwicklung und Implementierung industrieller IT-Systeme für Unternehmen, Prozesse, Produktionslinien, Maschinen und Geräte dient. 

Die Hauptanwendung von Asix liegt natürlich in SCADA-Anwendungen – für Operatorenstationen zur direkten Überwachung und Steuerung von Prozessen. Sie ermöglicht die Erfassung von Messdaten von programmierbaren Steuerungen, Zählern und anderen Messgeräten. Über diese werden Steuerbefehle zum Ein- und Ausschalten von Antrieben gesendet, Änderungen analoger und binärer Werte im Zeitverlauf registriert und ein Alarmprotokoll geführt. Mit Asix können auch HMI-Anwendungen für Bedienpanels realisiert werden. Die Plattform bietet außerdem Unterstützung für die Online-Überwachung der Produktion, die Berechnung von Effizienz- und Qualitätskennzahlen, die Datenanalyse und das Reporting auf ERP-Systemebene.

===== Hauptfunktionen der Asix-Plattform =====

Die Asix-Plattform bietet eine breite Palette von Funktionen, die sie zu einer idealen Lösung für verschiedene Industriezweige machen. Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

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  * Visualisierung,
  * Redundanz der Datenerfassungskanäle,
  * Rezepturverwaltung und ereignisbasierte Archivierung,
  * Überwachung und Nachverfolgung der Produktion,
  * Steuerung,
  * Berichterstellung und grafische Datenpräsentation,
  * Visualisierung im Internet,
  * Validierung von Anwendungen, Registrierung von Steuerungen und Rechtezuweisungen,
  * Effiziente Datenarchivierung,
  * Alarmmanagement,
  * Mehrsprachigkeit,
  * Fernbenachrichtigung.
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===== Eine Anwendung – verschiedene Berechtigungen =====

Die Asix-Plattform ermöglicht die Nutzung einer einzigen SCADA-Anwendung, jedoch hängen die zugänglichen Informationen und möglichen Aktionen vom Ort ihrer Ausführung und der ausführenden Person ab.

Die breite Palette an Werkzeugen und Funktionen der Anwendung in Kombination mit einem präzisen Berechtigungssystem ermöglicht es:
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  * Den Funktionsumfang, der dem Benutzer angeboten wird, an dessen Bedürfnisse und Kompetenzen anzupassen.
  * Den Funktionsumfang und die Privilegien flexibel zu modifizieren, wobei sich diese überschneiden und ergänzen können.
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===== Umfangreiche Referenzliste =====

Die Asix-Plattform stellt eine hervorragende Lösung für verschiedene Industriezweige dar, von Standardanwendungen zur Überwachung und Steuerung bis hin zu fortschrittlichen Überwachungssystemen. Dies wird durch über **16.000 verkaufte Lizenzen** bestätigt, die in den folgenden Bereichen eingesetzt werden:

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  * Energie- und Heizwirtschaft,
  * Lebensmittelindustrie (Milchwirtschaft, Fleisch-, Süßwarenindustrie),
  * Chemische und Maschinenbauindustrie,
  * Kokerei,
  * Einrichtungen der kommunalen Wirtschaft,
  * Intelligente Gebäude,
  * Telemetriesysteme,
  * Automobilindustrie,
  * Metallurgie.
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===== Systembeschreibung =====

=== Analoge Messungen und binäre Signale ===

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Aktuelle Messwerte können in numerischer Form oder als grafische Objekte dargestellt werden, die die Messungen in analoger Form präsentieren. In Anwendungen werden in der Regel Messstationen verwendet, kleine Fenster mit synthetischen Informationen über den aktuellen Messzustand, technologische Grenzwerte (mit Änderungsmöglichkeiten) und Diagramme historischer Änderungen. Messwerte können somit in verschiedenen Formen und an vielen Stellen der Anwendung angezeigt werden.
Für die Abbildung des Zustands von Geräten und deren Steuerung dienen binäre Signale – dies können z. B. Informationen über Antriebe, Schaltzustände, Betriebsbereitschaft, elektrische Bereitschaft oder Endlagenüberschreitungen sein.

=== Datenarchivierung ===

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Die Archivierung erfolgt über das Historian-Modul Aspad, das Daten aus analogen und binären Verläufen effizient sammelt. Die Kapazität des Online-Archivs auf dem Computer des Operators oder Prozessleiters ist nur durch die Größe der Festplatte des Computers begrenzt und kann praktisch historische Daten über viele Jahre hinweg speichern.
Das Historian-Modul wurde in Version 9 so erweitert, dass es aktuelle Daten mit einer Genauigkeit von 100 Nanosekunden verarbeiten und aufzeichnen kann. Die tatsächliche Datenaufzeichnungsfrequenz hängt jedoch von der Geschwindigkeit der Datenübertragung über die Kommunikationsschnittstellen ab.
Der Designer hat die Möglichkeit, die Archivierungsmethode zu wählen: Archivierung im internen Format des Aspad-Moduls, das eine Datenkompression in Echtzeit und die Entfernung redundanter Daten garantiert, oder in einer MS SQL-Datenbank.
Die Daten werden in universeller UTC-Zeit gespeichert, was sicherstellt, dass die Zeit unabhängig von Sommer- oder Winterzeitwechseln eindeutig ist und in verteilten Systemen in verschiedenen Zeitzonen immer korrekt angezeigt wird.
Archivierte Daten werden in Form von Rohdaten oder Aggregaten für andere Module der Asix-Plattform sowie für Software von Drittanbietern bereitgestellt.

=== Trends von Messungen und Daten ===

Das Werkzeug für eine tiefere Analyse archivierter Daten ist das Programm AsTrend. Es ermöglicht das Anzeigen, Durchsuchen und Drucken von Zeitverläufen ausgewählter Variablen und dient zur Erstellung von „grafischen Berichten“ über den Betrieb der Anlage. AsTrend kann als integraler Bestandteil des Visualisierungssystems oder als eigenständiges Programm betrieben werden, auch in einem Webbrowser mit Zugriff auf das Datenarchiv eines lokalen oder entfernten Computers über das Netzwerk. Darüber hinaus ermöglicht es das schnelle Auffinden interessanter Abschnitte von Verläufen dank einer intelligenten Browsing-Methode, die Verläufe basierend auf aggregierten, berechneten und vom Archivierungsmodul bereitgestellten Werten erstellt.

=== AsLogger – Rekorder für schnell wechselnde Messreihen ===

Die Standardlizenzen von Asix ermöglichen eine kontinuierliche Archivierung von Daten mit einer Auflösung von bis zu 100 ms. Wenn Daten mit höherer Frequenz erfasst werden müssen, kann das zusätzliche Modul AsLogger verwendet werden. Die Idee basiert auf der Speicherung kurzfristiger Messreihen in einer SQL-Datenbank. Die vollständigen Daten der Serien müssen vom Messgerät vorbereitet und anschließend von den Kommunikations-Treibern von Asix ausgelesen werden. Der Modus für schnell wechselnde Messreihen von AsLogger wird nur von ausgewählten Treibern für elektrische Schutzgeräte unterstützt.

=== Messdiagramme ===

Die Daten des Aspad-Moduls bilden die Grundlage für die Darstellung von Messdiagrammen direkt in technologischen Schemata. Der Bediener kann solche Diagramme an seine Bedürfnisse anpassen, indem er den sichtbaren Zeithorizont ändert, in der Historie vor- und zurückscrollt, das Diagramm vergrößert oder die Werte eines gewünschten Zeitpunkts aus der Vergangenheit abliest. Außerdem kann eine Referenzkurve auf den aktuellen Verlauf überlagert und deren nächste Einstellungen aus dieser Kurve abgerufen und an den Steuerungsmechanismus gesendet werden, um ein vorgegebenes Programm für die Änderung der gesteuerten Größe präzise umzusetzen.


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=== Berichte ===

Die Berichterstattung über Prozess- und Produktionsabläufe ist eine Grundanforderung an jedes computergestützte Überwachungssystem. Die Mindestanforderung umfasst Betriebsberichte, deren Umfang in der Regel auf tabellarische Darstellungen von Durchschnitts-, Momentan- oder ausgewählten Aggregatwerten beschränkt ist. 

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Heutzutage wird erwartet, dass das System auch erweiterte Berichte liefert, die von der Unternehmensleitung genutzt werden können. Diese Berichte müssen synthetische Zusammenfassungen enthalten, die Daten aus verschiedenen Anwendungen im Unternehmen kombinieren und eine eingehende Analyse bieten, angereichert mit statistisch verarbeiteten Daten. Berichte sollten auch die Möglichkeit bieten, Informationen zu erkunden, um immer detailliertere Einblicke in die Situation zu gewinnen. Die Unternehmensleitung verlangt außerdem, dass der Zugriff auf Berichte schnell, jederzeit und von jedem Ort aus möglich ist – dies wird durch die Möglichkeit erreicht, Berichte im lokalen Netzwerk oder Internet zu veröffentlichen und über einen Webbrowser darauf zuzugreifen. 

Asix erfüllt diese Anforderungen in vollem Umfang und übertrifft die typischen Lösungen, indem es mehrere Methoden zur Erstellung von Berichten bereitstellt, z. B. mit:

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  * Microsoft SQL Server Reporting Services
  * MS Excel
  * AsTrend
  * Skriptberichtssystemen
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=== System zur Kontrolle der Anwendungsausnutzung ===

Das System wird durch ein zentrales System zur Benutzeranmeldung und Berechtigungsverwaltung realisiert, das auf Benutzerrollen basiert. Aus der Zugehörigkeit zu einer bestimmten Rolle ergeben sich die spezifischen Berechtigungen eines Benutzers. Zur Arbeit autorisiert sind nur Benutzer, die sich in die Anwendung eingeloggt haben. Ein vom Benutzer ausgeführter Befehl oder eine Aktion wird nur dann ausgeführt, wenn der Benutzer die entsprechenden Berechtigungen besitzt. Basierend auf diesen Mechanismen können unter anderem die Durchführung von Steuerungen, das Öffnen eines synoptischen Bildschirms oder die Visualisierung geschützter Variablenwerte, der Zugriff auf Berichte, der Zugriff auf Dateien, die Teil des Anwendungsprojekts sind, oder der Wechsel in den Bearbeitungsmodus der Anwendung eingeschränkt werden. Die ursprünglich vom Anwendungsdesigner definierten Rollen können zukünftig während des Systembetriebs flexibel neuen oder bestehenden Benutzern von Aufsichtsmitarbeitern (Administrator) zugewiesen werden.

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=== AsAlert - Modul für die Fernbenachrichtigung über Ereignisse ===

Überwachungspersonal arbeitet oft im Schichtdienst, wobei es nicht immer erforderlich ist, sich auf dem Werksgelände aufzuhalten. Sie müssen jedoch zuverlässig und schnell über abnormale Systemzustände oder Störungen informiert werden. In solchen Situationen ist der AsAlert-Modul hilfreich, der Notfälle selektiv signalisiert: Eine Liste der Empfänger von Alarmnachrichten sowie ein Zeitplan für die Benachrichtigungen stellen sicher, dass Informationen über gefährliche Zustände die richtige Person zur richtigen Zeit erreichen.

Nachrichten können die Empfänger über verschiedene Übertragungsmethoden erreichen:

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  * In Form von Standard-E-Mails über das Internet und das SMTP-Protokoll;
  * In Form von SMS-Nachrichten an Mobiltelefone über das GSM-Netz.
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=== Rezeptverwaltung und Ereignisdatenarchivierung ===

Die Asix-Plattform bietet ein spezialisiertes Datenbankverwaltungstool – AsBase, das in Zusammenarbeit mit dem Microsoft SQL Server eine einfache Anwendung von Rezepturen sowie die Registrierung vordefinierter Datensätze ermöglicht – sowohl im manuellen als auch im automatischen Modus.

Ein charakteristisches Merkmal des AsBase-Moduls ist seine vollständig interaktive Parametrierung und Bedienung. Der Entwickler der Anwendung benötigt kein spezielles Fachwissen über die Erstellung von Datenbanken. Der gesamte Prozess der Anwendungsentwicklung erfolgt durch Eingabe von Daten in Dialogfenstern des Moduls.

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=== Produktionsressourcenmanagement ===

Die optimale Nutzung von Produktionsressourcen erfordert den Zugang zu Informationen über die Ressourcen und ihre Nutzungsstatistiken. Das AsService-Modul ermöglicht die Registrierung von Betriebszeiten und Schaltzyklen von Geräten auf der Grundlage von Daten, die aus der Asix-Anwendung entnommen werden. Dadurch ist es möglich, den Bedarf an Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen zu überwachen, Alarme und Berichte über deren Überschreitungen zu erstellen sowie technische und verwaltungstechnische Daten zu jedem überwachten Gerät zu sammeln.


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Die Grundlage für die Funktionalität des AsService-Moduls ist ein Register von Geräten und Maschinen, das die Erfassung und angemessene Gruppierung von Daten zu allen Geräten ermöglicht. Alle im AsService-Modul generierten und verarbeiteten Informationen (Zählerstände, Wartungsaktivitäten, Betriebshistorie usw.) sollten sich auf die in diesem Register eingetragenen Geräte beziehen.

Für jedes Gerät besteht die Möglichkeit, eine Sammlung elektronischer Dokumente festzulegen, die mit dessen Betrieb verbunden sind – wie technische Dokumentationen, Bedienungsanleitungen, Prüfprotokolle, technische Schemata und andere.

=== Überwachung und Steuerung mit mobilen Geräten ===

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Das Asix Mobile-Modul erweitert die Werkzeug- und Programmreihe der Asix-Plattform um Funktionen, die speziell für mobile Geräte wie Smartphones oder Tablets entwickelt wurden.

Asix Mobile ermöglicht die Erstellung einer voll funktionsfähigen Schnittstelle zur Visualisierung ausgewählter Messungen des überwachten Objekts sowie zur Steuerung dessen Betriebs. Die Gestaltung und Bedienung der grafischen Benutzeroberfläche wurde so weit wie möglich an die Nutzung auf Geräten mit kleinen Bildschirmen angepasst. Besondere Aufmerksamkeit wurde auf die effiziente Nutzung von Touchscreens gelegt.


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Dank Asix Mobile hat der Benutzer sofortigen Zugriff auf Daten, unabhängig davon, wo er sich befindet. Es ist möglich, die aktuellen Messwerte zu überwachen und deren Änderungsverlauf zu überprüfen. Falls erforderlich, kann der Benutzer den Prozess durch das Senden von Fernsteuerungen oder Einstellungen beeinflussen. Außerdem wird die Überwachung des Alarmstatus zusammen mit der Funktion zur Bestätigung ihres Empfangs gewährleistet. Zusätzlich ermöglicht das Benachrichtigungssystem dem Benutzer, das Objekt zu überwachen, ohne die Asix Mobile-Anwendung zu öffnen – Informationen über den Statuswechsel eines ausgewählten Alarms können automatisch in Form von Systembenachrichtigungen an das Gerät des Empfängers gesendet werden.

=== Interaktive Anwendungsdesign-Umgebung ===

Die Anwendungsdesign-Umgebung von Asix in der Evo-Technologie zeichnet sich durch eine benutzerfreundliche und intuitive Benutzeroberfläche aus. Sowohl die Konfiguration des Visualisierungssystems als auch die Parametrierung der Anwendung erfolgen mit einem einzigen Tool. Der Designer kann jederzeit Änderungen an der Anwendung vornehmen, sogar ohne sie aus dem Betrieb zu nehmen. 

Das Entwerfen, Konfigurieren, Erstellen von Visualisierungen und die laufende Bearbeitung der Anwendung erfolgen mithilfe von Dialogfenstern mit Registerkarten, die die Optionen für die einzelnen funktionalen Bereiche der Anwendung geordnet und übersichtlich gruppieren und den Designer zuverlässig durch den Prozess der korrekten Festlegung der erforderlichen Parameter führen.

=== Veröffentlichung im Netzwerk ===

Eine SCADA-Anwendung auf der Asix.Evo-Plattform kann Präsentationsbildschirme enthalten, die für verschiedene Benutzer erforderlich sind: Objektbetreiber, Wartungsdienste, Produktionsleiter usw. Sie kann Anwendungen von verschiedenen Objekten in einem synthetischen (zusammengefassten) Anwendungsprojekt kombinieren, das in MS Windows-Fenstern ausgeführt wird. Es ist möglich, das System so zu konfigurieren, dass die synthetische Anwendung in der Desktop-Version auf jedem Computer im Unternehmensnetzwerk verfügbar ist, nachdem das Asix-System darauf installiert wurde.

Falls dies jedoch nicht ausreicht, kann eine solche synthetische Anwendung zusammen mit den Analysetools (erweiterte Berichte von AsRaport, Alarmanalysen in AsAlarm, Diagramme in AsTrend) problemlos im lokalen Netzwerk und im Internet veröffentlicht und ohne Einschränkungen im Browser ausgeführt werden. Eine Konvertierung der Anwendung ist nicht erforderlich, und ihre Funktionalität bleibt uneingeschränkt. Web-Versionen der Anwendung, die im HTML5-Modus ausgeführt werden, sind mit den neuesten Browsern wie Edge, Mozilla Firefox, Google Chrome und Opera kompatibel.

=== Systemoffenheit ===

Asix gewährleistet die Offenheit des Systems, verstanden als die Möglichkeit des direkten Datenzugriffs aus anderen Anwendungen/Programmen, die sich an die in der Windows-Umgebung angenommenen Datenaustauschstandards halten. Als Vermittler zwischen den Anwendungen des Windows-Betriebssystems und der Asix-Anwendung dient eine Reihe von Servern, die Teil des AsixConnect-Moduls sind. Es stellt Asix-Systemdaten bereit – aktuelle, archivierte Daten, Alarme und die Variablenbasis. In der Windows-Umgebung ist der Datenzugriff über die Protokolle DDE, OLE DB und OPC/OPC UA möglich. Für die Windows/Visual Basic-Umgebung stehen Automation-Server zur Verfügung, und für die Windows/Visual Studio-Umgebung – .NET-Server. Im Internet/Intranet ermöglicht der Web Services-Server den Datenzugriff.

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Dieses Beispiel zeigt, wie auf aktuelle Daten der Asix-Anwendung über den DDE-Server zugegriffen werden kann. Damit das Beispiel funktioniert, muss der DDE-Server zuvor gestartet werden.

=== Redundanz, Mehrplatzanwendungen ===

Asix wurde speziell für die Implementierung von Steuerungssystemen entwickelt – daher wurde großer Wert auf die Systemstabilität, Mechanismen zur internen Überwachung der Funktionsfähigkeit einzelner Module sowie die Gewährleistung von Redundanz gelegt, um die Auswirkungen von Hardwareausfällen zu minimieren. Insbesondere ist Asix standardmäßig für den Aufbau redundanter Strukturen im sogenannten „Hot-Standby“-Modus ausgelegt. In diesem Modus verbinden sich zwei oder mehr Überwachungsstationen unabhängig voneinander mit der Anlage über separate Kommunikationskanäle, führen eigenständig Datenerfassung und -archivierung durch und synchronisieren kontinuierlich ihre Ereignis- und Alarmprotokolle.

Eine solche Konfiguration redundanter Asix-Stationen, die über ein Ethernet-Netzwerk verbunden sind, wird gegen folgende Ausfälle widerstandsfähig:

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  * **Physischer Kommunikationskanalausfall:** Die betroffene Station schaltet automatisch auf Datenabruf von der redundanten Station über das Ethernet-Netzwerk um, wobei alle Überwachungsstationen gleichberechtigt weiterarbeiten.
  * **Ausfall der Überwachungsstation:** Bis zur Behebung des Ausfalls wird der Prozess von den verbleibenden Stationen überwacht. Nach Wiederherstellung der Station erfolgt eine automatische Synchronisierung ihres Datenarchivs sowie des Ereignis- und Alarmprotokolls.
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Es ist hervorzuheben, dass keine vorherige Konfiguration von Stationen in einem redundanten Paar erforderlich ist – bei Bedarf schaltet die betroffene Station automatisch auf den Backup-Kanal um und findet im Netzwerk eine verfügbare Station, von der sie Daten bezieht. Der Wechsel auf den Backup-Kanal sowie die Rückkehr zum Hauptkanal nach dessen Reparatur können durch das Senden eines Alarms signalisiert werden.