Raspberry Pi als SCADA-Server mit HTML5

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Mit Raspberry Pi als Basis für einem SCADA-Web-Server lassen sich gängige Kommunikationsprotokolle für die Industrie wie OPC UA, ISO-on-TCP und Modbus TCP unterstützen. Wie, verrät iniNet Solutions.

iniNet Solutions bietet Web-HMI-Lösungen für industrielle Visualisierungen auf nahezu allen Rechnerplattformen an. Dazu gibt es einen PC-basierenden Web-HMI-Editor, der die rein grafische Entwicklung von browserbasierten Bedienoberflächen ermöglicht. Zudem braucht es den SCADA-Web-Server (Supervisory Control And Data Acquisition), welcher auf einem Raspberry Pi installiert wird.

Der SCADA-Server liefert zum einen die HTML-Seiten an die Browser-Clients aus. Zum anderen können die im HMI genutzten Variablen der angeschlossenen Steuerungen über die dazu notwendigen Treiber gelesen, geschrieben sowie für die aktiven Clients bereitgestellt werden. Zusätzlich kann der SCADA-Server Funktionen für Trendaufzeichnung und Alarmverwaltung inklusive historischer Aufzeichnung bieten. Das HMI lässt sich direkt über den im PC-Editor integrierten http-Upload auf den Web-Server des Raspberry Pi übertragen.

Gängige Industrieprotokolle und SoftPLC

Protokolle wie OPC UA, ISO-on-TCP (alle Simatic-Varianten) oder Modbus TCP sind im SCADA-Server von iniNet ohne Zusatzkosten vorinstalliert und können mit dem PC-HMI-Editor konfiguriert werden. Zudem gibt es weitere spezifischere Protokolle, so dass nahezu jede gängige Automationskomponente angeschlossen werden kann. Die Treiberkonfiguration wird zusammen mit dem HMI-Projekt auf den Web-Server geladen.

Bekannte IEC61131-Hersteller wie Logi.Cals oder CODESYS bieten ihre SPS-Laufzeiten auch auf dem Raspberry Pi an, so dass dieser zugleich als Steuerung arbeiten kann. Der SpiderControl-SCADA-Server hat ein direktes Interface für diese SoftPLCs. Diese können auch parallel mit anderen Industrieprotokollen benutzt werden.

Industrietauglichkeit des Raspberry Pi

Raspberry Pi, ursprünglich für Schulungszwecke und als Makerboard konzipiert, hat sich bereits in zahlreichen Industrieanwendungen bewährt. Skeptiker bemängeln jedoch den Broadcom-SoC des Pis, der für den Consumersektor entwickelt wurde. Befürworter des Raspberry Pi für Industrieprojekte heben die Robustheit der Hardware und die von der Raspberry Pi Foundation gewährte Langzeitverfügbarkeit des Raspberry Pi hervor sowie die Wartbarkeit der Softwareapplikation.

Industrielle Visualisierung ist immer Teil einer Maschine, Anlage oder eines Gebäudes. Bei diesen Investitionsgütern sind Lebenszyklen von mindestens zehn Jahren üblich. Ein HMI sollte also über einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten am Laufen gehalten, angepasst oder erweitert werden können. Handgeschriebe Codes können zu einem Risiko werden, wenn der Entwickler nicht mehr verfügbar ist. Tools, die heute im Trend liegen, kann es nach ein paar Jahren schon nicht mehr geben.

Gleiches gilt für die Hardware. Fällt ein Rechner aus oder sollen neue Anlagen mit der Lösung ausgerüstet werden, muss ein neuer Raspberry gekauft werden. Man kann davon ausgehen, dass die Raspberry-Pi-Plattform aufgrund ihrer Beliebtheit noch viele Jahre weiterentwickelt wird. Jedoch besteht das Problem, dass ein Binary einer älteren Version nicht ohne Weiteres auf der neuen Hardware läuft. Oft braucht es mindestens eine Rekompilierung mit den aktualisierten Bibliotheken.

Langfristig verfügbare Toolchain

Eine Toolchain wie SpiderControl wurde konsequent und ausschließlich für den industriellen Einsatz entwickelt. D.h., dieses Tool ist langfristig verfügbar und in der Industrie verbreitet. Zudem sind die SCADA-Server für nahezu alle Betriebssysteme verfügbar und bereits auf vielen industriellen Plattformen integriert. Damit kann ein HMI-Projekt ohne große Einarbeitungszeit von einem neuen Mitarbeiter übernommen werden. Und sollte eine bestimmte Hardware nicht mehr verfügbar sein, kann das HMI-Projekt einfach auf eine andere Plattform übertragen werden – ohne Rekompilierung.

Der SCADA-Server ist auf Dutzenden von Systemen „ab Stange“ verfügbar und es werden laufend aktuelle Plattformen implementiert. Sollte es bei einem Projekt unüberwindbare Vorbehalte gegen den Raspberry Pi geben, kann dasselbe HMI-Projekt einfach auf die vom Kunden gewünschte Rechnerplattform übernommen werden. Die Hardware ist entsprechend teurer, die Software hingegen bleibt dieselbe.

Lokale Visualisierung mit dem MicroBrowser

Soll am Raspberry Pi ein zusätzlicher Monitor oder Touchscreen angeschlossen werden, bietet der MicroBrowser Client wichtige Vorteile: Kiosk-Mode für Vollbildschirm, bessere Performance als Standard HTML5 und Dauerbetrieb.

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