Die essentielle Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine VISUALISIERUNGSSYSTEME

Moderne Visualisierungssysteme erlauben heute eine für jeden Anwender optimierte Kommunikation mit der Kraftwerksanlage. Bei Troyer AG wird permanent an der Weiterentwicklung dieser zentralen Schnittstelle zwischen Betreiber und Anlage gearbeitet.

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DIE SCHNITTSTELLE ZWISCHEN MENSCH UND MASCHINE ALS KRITERIUM MODERNER WASSERKRAFTTECHNIK

In der Regel kommunizieren heute Wasserkraftbetreiber über Visualisierungssysteme mit ihrer Anlage. Alle wesentlichen Parameter erfährt der User über die Bedienoberfläche, über die er auch aus der Ferne steuernd eingreifen kann. Die Frage nach der Bedienerfreundlichkeit ist dabei relativ: Vielmehr geht es darum, das optimale Visualisierungssystem für die jeweiligen An- forderungen des Betreibers zu entwickeln und zu designen. Über langjährige Erfahrung und einschlägiges Know-how verfügt in dieser Hinsicht der Südtiroler Wasserkraftspezialist Troyer AG, der seinen Kunden Visualisierungs- und Fernsteuerungssysteme mit personalisierter Software bietet. Worauf man im Hause Troyer dabei besonderen Wert legt, haben wir bei Dipl.-Ing. Philipp March, Abteilungsleiter Automation bei Troyer AG, erfragt.

Um die Daten und Abläufe eines Kraftwerks zu erfassen und es zu steuern, wurden Visualisierungs- und Fernsteuerungssysteme entwickelt. Diese haben in den letzten Jahrzehnten ganz wesentlich zu einer Vereinfachung der Bedienung, zu einer Erhöhung des Bedienkomforts sowie einer Verbesserung der Anlagensicherheit beigetragen. Ein Visualisierungssystem repräsentiert die Schnittstelle zwischen dem Anlagenbetreiber und seiner Anlage, der Betreiber „erfährt“ quasi sein Kraftwerk über das Visualisierungssystem. Dennoch kann man heute keineswegs von einer allgemein gültigen Norm in Hinblick auf die optimale intuitive Oberfläche sprechen, wie Philipp March bestätigt: „Die Frage, ob ein Visualisierungssystem intuitiv und bedienerfreundlich ist, lässt sich meiner Meinung nach nicht universell beantworten. Dazu sind die Voraussetzungen zu unterschiedlich. Ein Visualisierungssystem, welches für einen EVU-Kunden, der über geschultes Fachpersonal verfügt, sehr wohl intuitiv und bedienerfreundlich ist, kann einen Privatkunden eventuell überfordern. Umgekehrt kann ein relativ schlicht und einfach gehaltenes Visualisierungssystem dem erfahrenen Benutzer womöglich zu wenige Eingriffsmöglichkeiten bieten und als limitierend empfunden werden. In diesem Sinne ist es nicht möglich, ein Visualisierungssystem zu entwerfen, das für alle Anlagen und alle Kunden die optimale Lösung darstellt.“ Er verweist darauf, dass gerade dieser Aspekt der Anlagenautomation und Prozessvisualisierung seiner Erfahrung nach den größten Klärungsbedarf im Gespräch mit den Kunden verlangt. Dabei stehen zumeist betriebliche Vorgaben und Standardisierungsmaßnahmen im Vordergrund, die selbstverständlich wunschgemäß umgesetzt werden können. EINHEITLICHES „LOOK-AND-FEEL“ Worin der Know-how-Vorsprung in Sachen Visualisierungssysteme aus dem Hause Troyer liegt: Man ist Water-to-Wire-Spezialist, also ein Gesamtlieferant, der neben den Turbinen und dem Visualisierungssystem auch die Steuerungssoftware und die Steuerschränke aus einer Hand liefert. Damit ist sichergestellt, dass sämtliche Komponenten zueinander passen und sich keine Schnittstellenprobleme ergeben. „Die Vorgabe bei der Entwicklung unseres Visualisierungssystems war einerseits ein durchgängiges Graphik- und Bedienkonzept, unabhängig von der eingesetzten Hardware bzw. Projektierungssoftware. Damit erzielen wir ein einheitliches ‚Look-and-feel‘. Es spielt somit keine Rolle, über welche Hardware die Anlage gesteuert wird. Andererseits sollten auch der Funktionsumfang und selbst die Bedientiefe variabel sein. Aus diesem Grund

wurde ein modularer Ansatz gewählt, bei dem sämtliche Module sowohl in einer ‚light‘- als auch einer ‚full‘-Version vorliegen, die sich im Funktionsumfang und in den Eingriffsmöglichkeiten unterscheiden. Die Module werden je nach Ausstattung der jeweiligen Anlage bzw. in Abhängigkeit der Kundenwünsche kombiniert, um ein möglichst optimales Ergebnis zu erzielen“, erklärt Philipp March.

BEWÄHRTE BIBLIOTHEKS-BAUSTEINE Diese Modularität stellt mittlerweile auch die Basis für die hohe Flexibilität dar, mit der auf Kundenwünsche eingegangen werden kann. Je nach den geforderten Ausstattungsmerkmalen und der Komplexität der Anlage kann entsprechend skaliert werden. March: „Im Grunde greifen wir auf vielfach erprobte und bewährte Bibliotheks-Bausteine zurück. Der Kunde erhält eine konsistente, erprobte Lösung zu einem wettbewerbsfähigen Preis. Natürlich ist die Entwicklung nie zu Ende. Wir bringen in regelmäßigen Abständen neue Versionen auf den Markt, die Detailverbesserungen enthalten, neue Ideen aufgreifen und Verbesserungsvorschläge umsetzen. Die Zielsetzung ist dabei eine stetige, kontinuierliche Aktualisierung ohne Bruch mit der Vergangenheit.“ Abgesehen davon werden heute nach wie vor auf Kundenwunsch komplett maßgeschneiderte Lösungen entwickelt.

VOM BASIS- ZUM PREMIUM-PACKAGE Grundsätzlich werden bei Troyer unterschiedliche „Packages“ angeboten, von ganz einfachen Lösungen bis hin zur Premium-Vari- ante. Ein wesentlicher Punkt, der die Top-Level-Variante von den einfachen unterscheidet, liegt darin, große Datenmengen zu archivieren, diese als Diagramm oder Tabelle darstellen zu können und sie zu exportieren, um sie für weiterführende Analysen und Aus-

Hochwertige Visualisierungssysteme schaffen eine wichtige Voraussetzung für eine Verbesserung von Anlagenverfügbarkeit und Anlagensicherheit.

Foto: Troyer Bei Troyer setzt man auf ein durchgehendes „Look-and-feel“ der Bedieneroberfläche, egal ob der User am Tablet, am Handy, oder – wie hier – am Touch-Panel hantiert.

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wertungen in geeigneter Umgebung zur Verfügung zu stellen. Bei PC-basierten Lösungen, wie sie im „Premium-Package“ vorgesehen sind, können die PCs auch über entsprechende Software und via Internet ferngesteuert werden. Zusätzlich kommt man heute oft auch der Anforderung nach, neben dem PC auch noch ein Backup-System zu realisieren, etwa wenn es für den Fassungsbereich eine weitere Bedienstation braucht. „Touch-Panels, wie sie für die ‚Basic‘- und die ‚Comfort‘-Variante eingesetzt werden, eignen sich zwar ebenfalls für diesen Zweck, haben allerdings die Einschränkung, nicht oder nur sehr begrenzt Daten archivieren zu können. Die Fernsteuerbarkeit ist ebenfalls nicht bei allen Modellen gegeben. In der ‚Premium‘Variante sind natürlich zusätzlich zum PC immer Touch-Panels vorgesehen“, erklärt Philipp March. Anstelle eines Touch-Panels wurde in der Vergangenheit oft auch ein Industrial-Tablet-PC mit Docking-Station eingesetzt, der in der Steuerschranktür montiert wurde. Im Zusammenspiel mit einem WLAN ist damit auch eine gewisse Mobilität gewährleistet. Eine ebenfalls vollständig unabhängige Backup-Lösung stellt die „WebApp“ dar, da diese auf einem dezidierten, unabhängigen Webserver läuft. Die „WebApp“ ist naturgemäß mobil, standort- und hardwareunabhängig.

BREITE HARDWARE-PALETTE VERFÜGBAR Angesprochen auf die Möglichkeiten der grafischen Darstellungen an den Endgeräten, über die man heute verfügt, meint der Automationsspezialist der Firma Troyer AG: „Da ist vieles möglich. Die Hardwarepalette reicht vom ‚klassischen‘ SCADA-PC – in Form einer Workstation, eines Panel-PC, eines Box- oder Rack-PC, bei Bedarf auch redundant oder als Server-Client-Architektur – bis hin zu diversen Touch-Panels ev. auch als mobile Lösung (Mobile-Panel und WLAN). Die Projektierungstools unterscheiden sich zwar, trotzdem ist es uns aber weitestgehend gelungen, dasselbe Graphik- und Bedienkonzept umzusetzen.“ Philipp March verweist darauf, dass Web/HTML-basierte Lösungen immer stärker im Kommen seien. „Unsere ‚WebApp‘ läuft auf einem dezidierten Embedded-PC, der als Web-Server fungiert. Auf der User- Seite kommt jede beliebige Hardware zum Einsatz, die über einen Web-Browser verfügt. Auch hier ist wieder unser ‚Look-and-feel‘ umgesetzt.“ Weil die ‚WebApp‘ von Troyer völlig hardwareunabhängig ist, hat der User den selben Bedienkomfort auf seinen Endgeräten, egal ob er am Handy, am Laptop oder am Tablet bedient. Einen wesentlichen Unterschied

Sämtliche Daten aus dem Betrieb können archiviert werden.

Die gesammelten Daten können später als Basis für künftige Optimierungsschritte dienen.

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würde es nur ausmachen, falls lediglich der Anlagen-SCADA-PC über das Handy ferngesteuert würde. March: „In dem Fall ergeben sich viel zu kleine Bildelemente, und der Bedienkomfort ist definitiv nicht mehr gegeben. Falls hingegen unsere ‚WebApp‘ zum Einsatz kommt, passt sich die Bildschirmanzeige an die Auflösung und Orientierung des Displays an – und das Ergebnis ist wesentlich besser.“

USER BEKOMMT VERTRAUTE UMGEBUNG Ein zeitgemäßes Design hält March für durchaus wichtig. Die zentralen Prioritäten sind für ihn allerdings andere: „Einen größeren Stellenwert hat für uns die Durchgängigkeit der grafischen Darstellung. Durch unser stringentes ‚Look-and-feel‘ sind die von uns gelieferten Anlagen im Grunde sehr ähnlich zu bedienen, und der Betreiber erhält hardwareunabhängig eine ihm vertraute Bedienumgebung.“ Grundsätzlich werden bei Troyer die 3D-Konstruktionszeichnungen der Turbinenanlagen bzw. Wasserfassungen in die Prozessvisualisierungen integriert. Dadurch können die Anzeige- und Bedienelemente direkt an den jeweiligen Betriebsmitteln positioniert werden, was die Bedienung wesentlich intuitiver macht. Im Hinblick auf die Individualisierung und mögliche Erweiterungen bietet Troyer mittlerweile eine Vielzahl an sogenannten „Optionals“ an, die von der Einbindung von Kamerabildern zur Überwachung der Fassung, über Mehrsprachenfunktionen – neben Deutsch und Italienisch sind auch Englisch und Spanisch verfügbar –, die moderne Zählerauslesesoftware „SAX R+C“, die Möglichkeiten für Alarmierungen und Fernwartung bis hin zur Verstärkung der Redundanzen für eine Erhöhung der Systemverfügbarkeit reicht. Ein zentrales Asset des Systems der Firma Troyer liegt zudem in der Archivierung sämtlicher Betriebs- und Messdaten, die in hoher zeitlicher Auflösung erfolgt. Damit wird dem Kunden ein vollständiges Datenarchiv zur Verfügung gestellt, das die Verfolgung langfristiger Entwicklungen von Messgrößen ermöglicht. Im Fall einer Revitalisierung oder einer Optimierung kann auf Basis der gesammelten Daten das Optimierungspotenzial exakt bestimmt werden.

ERHÖHUNG DER BETRIEBSSICHERHEIT Moderne Visualisierungssysteme, wie jenes aus dem Hause Troyer, schaffen damit auch eine wichtige Voraussetzung für eine Verbesserung von Anlagenverfügbarkeit und Anlagensicherheit, wie Philipp March unterstreicht: „Ja, das trägt definitiv zur Betriebssicherheit bei, denn je übersichtlicher und intuitiver die Oberfläche zu bedienen ist, desto eher können Fehlbedienungen vermieden werden. Durch eine übersichtliche und rationale Anordnung der Elemente können somit sowohl der Bedienkomfort als auch die Sicherheit gesteigert werden. Ich denke dabei z.B. an das Einlinienschaltbild einer Trafo- oder Verteilstation: durch Anordnung der Bedienelemente am jeweiligen Schaltorgan sind Verwechslungen so gut wie ausgeschlossen.“ In Zeiten, in denen mehrere Personen, unter Umständen sowohl aus der Nähe als auch aus

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der Ferne, eine Kraftwerksanlage bedienen möchten, mussten diese Anforderungen ebenfalls in den sicherheitstechnischen Überlegungen der Automatisierungsspezialisten berücksichtigt werden. Dabei geht es um die Fragen der Bedienhoheit, bzw. die Benutzerverwaltung und die jeweiligen Berechtigungen. Ein wichtiges Thema: „Solche Aspekte haben mit der Zeit an Gewicht gewonnen, da die Anlagen zunehmend aus der Ferne gesteuert werden, und dies kann natürlich eventuell auch parallel über unterschiedliche Kanäle erfolgen. Aber mit ausreichender Planung lässt sich die erforderliche Priorisierung sehr gut bewerkstelligen“, sagt Philipp March. Egal für welche Form des Visualisierungssystems sich ein Betreiber heute entscheidet: Ganz ohne visuelle Schnittstelle lässt sich eine moderne Kommunikation zwischen Betreiber und Anlage nicht mehr erreichen. Die positive Markt-Resonanz auf das ausgereifte Visualisierungssystem der Firma Troyer belegt nachdrücklich, dass die Südtiroler Wasserkraftspezialisten auch in diesem Bereich sehr vieles richtig machen.

Mit der Troyer WebApp wird auch das Handy zu einem übersichtlichen und bedienerfreundlichen Steuerungsinstrument.

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