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Bedienen & Beobachten Access Server und Handy machen ortsunabhängig.

| Autor / Redakteur: Klaus-Dieter Walter / Reinhard Kluger

In der Automation sollte man für den Handyzugriff einen Access Server verwenden. Er verbindet mit den vielfältigen Schnittstellen der Steuerungsebene und Feldebene. Ein geeignetes Handy für diesen Dienst sollte über eine E-Mail-Push-Funktion verfügen.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Bedienen und Beobachten geschieht in der Automatisierung zum einen innerhalb der Prozess- und Fertigungsleitebene und – zum anderen – direkt in der Automatisierungsebene. Für die zentralen B&B-Zugriffe in der Leitebene werden in der Regel hochwertige PC-Plattformen benutzt, die jeweils mit einem Bildschirm höchster Auflösung ausgestattet sind. Teilweise sind sogar mehrere solcher Anzeigeeinheiten erforderlich, um dem Bedienpersonal den notwendigen Gesamtüberblick zur optimalen Prozessführung zu ermöglichen. Die gesamte Ausstattung dient dazu, alle relevanten Produktionsprozesse zentral zu überwachen und bei Bedarf korrigierend einzugreifen. Für die Darstellung der Prozesszustände sind in dieser Ebene dynamische Prozessbilder erforderlich, die beispielsweise mit einem Farbumschlag das Über- oder Unterschreiten voreingestellter Werte darstellen [1]. Weiterhin ist in der Prozess- und Fertigungsleitebene ein Eingriff in den gesamten Prozess möglich. Darunter fällt zum Beispiel das Starten und Stoppen von Aggregaten, dass Schließen und Öffnen von Ventilen, die direkte Beeinflussung sämtlicher Stellglieder, die Korrektur bzw. das Anpassen der Sollwerte sowie die Quittierung der Alarme. Über die Rechnerausstattung der Leitebene erfolgt in der Regel auch das Engineering. Dazu gehört auch der Austausch einer SPS-Software.

Bedienen und Beobachten im Dreischichtbetrieb

Das dezentrale Bedienen und Beobachten in der Automatisierungsebene erfolgt in der Regel über recht einfache Benutzeroberflächen. Teilweise dienen hier einzeilige Textanzeigen zur Informationsausgabe und wenige Funktionstasten für die Benutzereingaben. Komfortablere Lösungen bieten kleinere Farb-LCDs mit berührungssensitiven Oberflächen (Touch Screen) zur Interaktion zwischen Prozess und Benutzer. Grundsätzlich sind die einfachen B&B-Funktionseinheiten relativ nahe am Ort des Geschehens. Sie ermöglichen allerdings auch nur den Eingriff in Teilfunktionen eines bestimmten Prozesses. Die Benutzeraktivitäten umfassen auch in dieser Ebene das Starten und Stoppen von Aggregaten, die Anzeige und Quittierung von Alarmmeldungen und das Ändern von Sollwerten – allerdings nur für bestimmte Subprozesse und Teilaufgaben.

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Die zentralen B&B-Zugriffe aus der Leitebene und die dezentralen Aktivitäten innerhalb der Automatisierungsebene weisen zwei grundlegende Gemeinsamkeiten auf, so gilt zum einen: Der jeweilige Benutzer muss sich vor Ort befinden. Und zum zweiten: Das Bedienen und Beobachten erfordert – je nach Komplexität des Prozesses – ein umfangreiches und detailliertes Fachwissen. Dieses Know-how ist beim 3-Schicht-Betrieb in einer Automatisierungslandschaft nicht immer präsent. Durch die aktuellen Entwicklungen im Bereich der Business-Handys können B&B-Zugriffe für bestimmte Teilaufgaben, zum Beispiel das Verstellen spezieller Sollwerte, auch aus der Ferne erfolgen. Die dafür erforderlichen Voraussetzungen können nachträglich in jede Automatisierungslösung eingefügt werden.

Voraussetzungen in der Automatisierung

In die Automatisierungslandschaft muss für den Handy-Zugriff aus der Ferne ein Access Server eingefügt werden. Auf der einen Seite ist dieser Server mit den vielfältigen Schnittstellen in der Steuerungs- und Feldebene verbunden. Die andere Seite ist über ein Modem mit dem Internet gekoppelt. Diese Verbindung ist allerdings nicht permanent, sondern nur bei Bedarf (On-demand) vorhanden. Somit ist für den Access Server auch keine dauerhafte IP-Adresse im Internet erforderlich. Es reicht eine temporäre IP-Adresse für die Dauer einer Verbindung aus.

Es gibt in der Regel drei Ursachen für den Aufbau einer Internet-Verbindung durch den Access Server:

  • Benutzeraktivität in der Prozess- und Fertigungsleitebene oder Automatisierungsebene: Ein Benutzer in der Leitwarte oder innerhalb der Automatisierungslandschaft erkennt ein Problem, dass er auf Grund seiner Kenntnisse nicht selbst beheben kann. Über eine entsprechende „Ruftaste“ löst er manuell den Verbindungsaufbau des Access Servers in das Internet und den automatischen Versand einer E-Mail (Notification E-Mail) mit Zustands- und Zugriffsinformationen an das Handy eines Mitarbeiters aus, der auf Grund seiner Sachkenntnis und Befugnisse per Fernzugriff eine Problemlösung bewirken kann.
  • Beliebiges Ereignis innerhalb der Prozesse: Der Access Server baut auf Grund eines bestimmten Ereignisses (zum Beispiel ein spezieller Alarm, der innerhalb einer bestimmten Zeitspanne anfällt – beispielsweise am Wochenende) eine Verbindung in das Internet auf. Die dabei erhaltene temporäre IP-Adresse wird per E-Mail (Notification E-Mail) an das Handy des zuständigen Anlagenbetreuers geschickt. Dieser kann dann sofort über den Browser des Handys auf den Access Server zugreifen.
  • SMS oder Wake-up Call durch den mobilen Betreuer an den Access Server: Falls erforderlich, kann auch der Handy-Benutzer den Verbindungsaufbau des Access Servers auslösen. Dafür gibt es zwei Möglichkeiten: 1. es wird eine SMS mit einem bestimmten Inhalt an den Access Server geschickt (diese Variante erfordert allerdings ein GSM-Modem im Access Server). 2. Es wird eine bestimmte Telefonnummer angerufen. Der Anruf löst den Verbindungsaufbau ins Internet aus. Die durch den Verbindungsaufbau ins Internet erhaltene temporäre IP-Adresse wird in beiden Fällen wieder per Notification E-Mail verschickt.

Der eigentliche Fernzugriff für die jeweiligen B&B-Aktivitäten erfolgt über den Webbrowser des Handys. Daher ist im Access Server in jedem Fall ein hochleistungsfähiger und flexibler Webserver erforderlich [3]. Dieser muss zum einen mit Hilfe geeigneter Proxy- (Stellvertreter-) Funktionen dafür sorgen, dass auf beliebige Automatisierungskomponenten per Webbrowser zugegriffen werden kann. Dabei ist zu beachten, dass zahlreiche Komponenten über typische Automatisierungsschnittstellen – zum Beispiel RS232, RS422, RS485 oder Feldbusse – mit dem Access Server gekoppelt sind. Zum anderen muss der Webserver dafür sorgen, dass die Webseiten für den Handy-Fernzugriff aus der Ferne im geeigneten Format vorliegen. Moderne Handys (Smartphones) besitzen inzwischen zwar sehr leistungsfähige Browser, die Darstellungsmöglichkeiten sind aber im Vergleich zum PC-basierten Browsen auf Grund der kleinen Displays deutlich eingeschränkt [3]. Es ist in jedem Fall erforderlich, die Webseiten für den Fernzugriff entsprechend aufzubereiten. Falls sich komplexere Vorgänge nicht sinnvoll im Browser eines Handys darstellen lassen, kann der Handy-Besitzer jederzeit zum nächsten PC eilen, und per PC-basiertem Browserzugriff auf den Access Server auch umfangreichere Eingriffe durchführen. Die dafür erforderlichen Voraussetzungen erfüllt der Access Server.

[1] ZVEI: Einsatz von Web-Technologien in der Automatisierung. Frankfurt 2006.

[2] Der Com/PC als Access Server: Firmenschrift der SSV Software Systems GmbH.

[3] Walter: Embedded Internet in der Industrieautomation. Hüthig, Heidelberg 2004.

[4] Urs Mansmann: Unterwegs im Web. c’t Heft 13, 2007. Hannover 2007.

Ein für das Bedienen und Beobachten geeignetes Handy sollte – neben dem Webbrowser und einem möglichst großen Display – über eine E-Mail-Push-Funktion verfügen. Diese dient einerseits zur Absicherung und andererseits zur Benachrichtigung des Handy-Nutzers. In der Praxis ist davon auszugehen, dass B&B-Aktivitäten per Handy nur zur Lösung bestimmter Probleme erfolgen. Ein E-Mail-Push steht daher am Anfang jeder B&B-Sitzung.

Für den E-Mail-Push-Service ist eine spezielle Infrastruktur erforderlich, wie sich am Beispiel der RIM-Lösung erkennen lässt: So ist zwischen dem Handy als Wireless Mail User Agent und dem E-Mail-Server der BlackBerry Enterprise Server angeordnet. Dieser fragt per Pull für alle angemeldeten Clients permanent die entsprechenden E-Mail-Server ab. Liegt eine E-Mail vor, wird eine Benachrichtigung (Notification) an das Handy geschickt. Erst dann wird das Handy aktiv und holt die E-Mail ab.

Darüber hinaus sollte das Handy einen JavaScript-fähigen Webbrowser besitzen, der auch AJAX unterstützt (siehe Tabelle 1, [4]). Nur dann lassen sich Webseiten mit dynamischen Datenelementen ohne einen ständigen manuellen Seiten-Reload darstellen!

(klu)

Klaus-Dieter Walter Busioness developement Manager und Mitglied der Geschäftsleitung SSV Software Systems GmbH, Hannover.

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