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Biogasanlagen per Web visualisieren: vom Gras zum iGas

01  Biomasse wird in Biogas umgewandelt

02  Der Faulturm der Anlage des Bauers Huber

03  Das Generatorhaus der Anlage

04  Der Stecker „netLINK SCADA“ mit integrierter Visuallisierung

Zusehen wie die „Kasse klingelt“ und das aus der Ferne, jederzeit und an jedem beliebigen Ort der Erde. Das ist keine Fiktion, sondern möglich, wenn eine Biogasanlage mit der richtigen Technik automatisiert ist. Nicht mehr vom Leitstand-PC aus, sondern mit seinem i-Phone schaut Energiewirt Huber heute nach, wie viel Strom sein 300-kW-Blockheizkraftwerk in das Stromnetz eingespeist hat.

Der Energiewirt, wie sich Bauer Huber selbst heute neudeutsch nennt, zeigt sich zufrieden: „Mit meiner Anlage versorge ich 450 Haushalte mit sauberem Strom. Von Anfang an wollte ich die Fernwartbarkeit. Auf dem Gut bin ich rund um die Uhr unterwegs, mir bleibt keine Zeit immer nach dem Rechten zu sehen. Jetzt bekomme ich wichtige Statusmeldungen, Betriebslaufzeit, Temperatur, Gasgüte grafisch aufbereitet zusammen mit der gelieferte Energie direkt auf dem Display meines Handys geliefert.“ (Bild 1 bis 3)

Retrofit-Visualisierung für S7-SPS
Möglich macht den Fernzugriff die Web-Visualisierung im Profibus-Stecker des Unternehmens Hilscher . Das Produkt „netLINK SCADA“ wird einfach auf die Profibus/MPI Schnittstelle einer Siemens-S7-Steuerung aufgesteckt und per RJ45-Buchse an das LAN gekoppelt. Binnen Sekunden rüstet der Stecker so die einfache Steuerung auf eine vollwertige Automatisierungsplattform mit Bedien- und Kon­trollfunktion hoch (Bild 4). Und das ohne Zusatzkosten für ­einen S7-Ethernet- Communication Processor (CP) oder Lizenzen für die Visualisierung.
Der Trick: Im Stecker selbst befinden sich die Visualisierungsseiten. Die aktuellen SPS-Daten liest er im Hintergrund über den Profibus/MPI-Bus ein und bereitet sie zusammen mit den Anzeigeseiten im gewöhnlichen http-Web-Standard auf. Weil auf Plug-ins, wie Active X, Flash oder ­Java, verzichtet wird, sind die Seiten mit jedem Web-­Browser, wie Internet Explorer, Firefox oder Safari, abrufbar. In der Wahl der Anzeigeplattform ist der Anwender somit frei. Ob maschinennah per LAN mit günstigen Linux-­basierten HMI, mobil per i-Phone über WLAN oder aus der Ferne mittels VPN-Verbindung über das Internet, jede ­Option ist möglich. 24 freie Ethernet-Sockets erlauben den Zugriff von fünf bis sechs Browsern gleichzeitig. Sind gar mehrere SPS im Verbund über Profibus/MPI vernetzt, lassen sich mit nur einem Stecker bis zu 32 Steuerungen gleichzeitig visualisieren.

Typische Anlagen für den Stecker
Die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e.V. macht es in einer Statistik deutlich: 7.200 installierte Biogasanlagen Anfang des Jahres 2012, bei zurückliegenden Steigerungsraten von 20 % pro Jahr. Dies verdeutlicht, wie groß der Bedarf an erschwinglicher Automatisierungstechnik alleine in dieser Branche sein wird. Die Anlagengröße einer Biogasanlage steht dabei repräsentativ für Anlagen, die typischer Weise mit dem Stecker visualisiert werden. Anlagen, deren Funktionsabläufe sich in etwa zehn bis 15 Visualisierungsseiten darstellen lassen, ist der Zielmarkt für „netLINK ­SCADA“ . So wird der Stecker bereits erfolgreich auch in Wasserwerken, Kläranlagen oder Kieswerken eingesetzt. Generell kann der „netLINK SCADA“ überall dort zum Einsatz kommen, wo eine SPS S7-SPS zum Einsatz kommt und Daten visualisiert werden sollen.
3.5 MByte Visualisierungsspeicher stehen im Stecker zur Verfügung. Im Schnitt belegen zehn Seiten etwa 40 % dieses Speichers. Georg Bernhard, Geschäftsführer der GB-Energie­technik und Automatisierer der Biogasanlage Huber, setzt jetzt voll auf den Stecker: „Meine anfängliche Skepsis wich mit der ersten Biogasanlage. Das sichtbare rasche Ergebnis im Web-Browser hat mich überzeugt.“ Er fügt hinzu: „Ethernet einmal quer durch die Anlage, an jeder Schlüsselposition ein Terminal und per sicherer VPN-Verbindung über einen Router der Fernzugriff von außen. Und das alles zusammen zum Viertel des Preises herkömmlicher Visualisierungslösungen.“

05  Mit Atvise die Anlage im Blick

06  Atvise-Applikation auf dem i-Phone

Hochauflösend und doch Ressourcen schonend
Die im Stecker eingesetzte Web-Visualisierung Atvise stammt vom österreichischen Hersteller Certec . (Bild 5) Mit der Software Atvise Builder werden die Visualisierungsseiten erstellt. Zu bedienen ist es wie ein Malprogramm: Die Objekte werden entweder selbst gezeichnet, kommen aus Grafik-Bibliotheken oder sind fertige Bilder in den üblichen Formaten, wie JPG, BMP oder TIF. Nach ihrer Platzierung lässt sich zur Animation unmittelbar der Bezug zu einer SPS-Variablen herstellen. Die Adressen der Variablen und ihre Symbolinformation werden direkt aus dem originalen SPS-Projekt importiert und zu Datenpunkten in Atvise abstrahiert. Anders als bei S7-Komponenten üblich gibt es keine Limitierung der Datenpunkte. Per Referenz auf einen Datenpunkt lässt sich dann eine oder mehrere Dynamisierungsfunktionen, wie Dreh-, Beweg- oder Skalieraktion, an einem Objekt definieren. Ereignisse, wie Mausklicks, Tastatureingaben und Zeitgeber, dienen als weitere Auslöser für beliebige solcher Aktionen. Eine Programmierung in HTML-­Sprache entfällt völlig. Der für den Web-Browser nötige HTML-Code wird von der Builder-Software automatisch beim Einspielen in den Stecker generiert und rema­nent dort abgelegt. „Keinen Installationsmehraufwand, einfach aufstecken! Nahtlos fügt sich der Stecker ins Profibus/Ethernet-Netzwerk ein. Die Lösung ist herkömmlichen Web-Visualisierungen weit voraus. Da muss ich in HTML programmieren. Das Know-how müsste ich mir erst aneignen, dafür fehlt mir die Zeit.“, zeigt sich G. Bernhard zufrieden.
Grafisch ansprechend ist die Verwendung von vektorisierten SVG-Grafiken. Selbst bei stärkster Vergrößerung bleibt eine Pixelbildung im Browser aus und die Elemente sind stets hochauflösend. Vektorgrafiken kommen mit einem ­Minimum an Speicher aus. Mit im Schnitt 10 KByte pro Grafik reicht der Gesamtspeicher sogar zur Visualisierung von großen Anlagen. Eine Bibliothek mit über 3.000 Grafiken aus dem industriellen Bereich ist optional erhältlich.

Ereignisgesteuert über Ethernet für geringe Buslast
Um die Ethernet-Netzlast niedrig zu halten, überträgt der Stecker nur ereignisgesteuert. Der Browser erhält Daten nur bei Veränderung von Zuständen. So bleibt selbst bei mehreren gleichzeitig laufenden Visualisierungsstationen die Netzlast gering. Das schafft die Voraussetzung für eine effektive und schnelle Übertragung über das Mobilfunknetz. So betreibt Bauer Huber deswegen zwei Bedienterminals in der Anlage vor Ort, den heimischen PC zur Konfiguration und den DSL-Router zusammen in einem Netz.
Die Telefonanlage bildet die Schnittstelle ins Internet und macht per sicherer VPN-Verbindung den Weg frei für den Zugriff über das i-Phone (Bild 6). Selbst ohne VPN-Verbindung ließe sich eine Verbindung alleine über die Portfreigabe des Standard HTML-Ports 80 etablieren. Der Port ist selbst in großen Firmennetzwerken von Netzwerkadministrator freigegeben. Per Passwort-Schutz lassen sich deswegen Zugriffe auf den Stecker einschränken.

Web ist der Standard
Per Web-Standard zu visualisieren entspricht dem Trend in der Automatisierung, sich mittels akzeptierter Standards herstellerunabhängig im Markt bewegen zu können. Heute wird über Ethernet sogar gesteuert, besser sogar als mit klassischem Feldbus. Proprietäres, so zeigt die Erfahrung, gibt es in der Regel nur teuer, bindet an einen Hersteller und muss erlernt werden. Den Umgang mit einem kostenlosen Web-Browser hingegen beherrschen heute bereits Kinder im Vorschulalter. So ist es nicht verwunderlich, das ein Projekt früher schnell in den Kosten explodierte, wenn gesteuert und dann auch noch visualisiert werden sollte. SPS-Einstiegsmodelle gab und gibt es günstig, überrascht ist man jedoch, wenn Kosten für die Visualisierung aufgrund der Herstellerbindung in Betracht gezogen werden. Das Dreifache des Preises einer SPS ist keine Seltenheit. Gerade für Kleinanlagen fallen sie prozentual sehr ins Gewicht. Nur vier Jahre gelten heute als Richtwert für die Amortisationszeit einer gut laufenden Biogasanlage. Die sehr günstige und in den Datenpunkten unlimitierte „netLINK SCADA“ -Retrofit-Visualisierungslösung bringt Bauer Huber daher ein großes Stück näher, seiner Anlage zum raschen Erfolg zu verhelfen. (hz)

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Autor: Armin Beck ist Produktmanager bei der Hilscher GmbH in Hattersheim.