Start › Artikel › SCADA und HMI
Kurzdefinition
In der industriellen Automatisierung ist die SPS (PLC) das „Herz“ der Steuerung — aber Menschen müssen Anlagen bedienen, überwachen und Störungen verstehen. Dafür gibt es typischerweise HMI und SCADA.
- HMI (Human-Machine Interface) ist die Benutzeroberfläche: Anzeigen, Tasten, Zustände, Meldungen, Eingabefelder.
- SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) ist ein übergeordnetes System zur Überwachung, Datenerfassung, Alarmierung und oft Historisierung über viele Anlagenbereiche hinweg.
Merksatz: HMI = Bedienoberfläche, SCADA = Überwachungs- und Datensystem. In der Praxis verschwimmen die Grenzen manchmal, aber die Rollen sind hilfreich, um Architektur sauber zu denken.
Warum braucht man HMI/SCADA?
Eine Anlage kann „technisch“ funktionieren, ohne dass jemand versteht, was passiert. Im Betrieb ist das unbrauchbar. HMI/SCADA sorgen dafür, dass Menschen:
- den aktuellen Zustand sehen (läuft / steht / Störung / Handbetrieb / Automatik)
- gezielt eingreifen können (Start/Stop, Sollwerte, Freigaben, Quittieren)
- Störungen schnell lokalisieren (Alarmtexte, Ursachenhinweise, betroffene Komponenten)
- Verläufe verstehen (Trends, Historie, Chargen-/Batch-Infos)
- Dokumentation und Nachweise erhalten (z. B. Alarmhistorie, Ereignisprotokolle)
HMI: Typische Aufgaben
Ein HMI ist meist nahe an der Maschine: ein Panel am Schaltschrank oder eine Station in der Nähe der Anlage. Typische HMI-Funktionen:
- Statusanzeigen: Betriebszustände, Signalzustände, Prozesswerte
- Bedienung: Start/Stop, Hand/Auto, Reset, Freigaben
- Sollwerte: Parameter setzen (z. B. Temperatur, Geschwindigkeit, Füllstand)
- Meldungen: Störungen und Warnungen anzeigen, quittieren, einfache Diagnose
- Benutzerrechte: z. B. Operator, Instandhaltung, Administrator
Gute HMIs sind nicht „schön“, sondern klar: wenige Klicks, eindeutige Zustände, sinnvolle Farben, verständliche Texte und stabile Bedienlogik.
SCADA: Typische Aufgaben
SCADA ist meist breiter angelegt: mehrere Maschinen/Anlagenteile, mehrere Stationen, mehr Daten, mehr Historie. Typische SCADA-Funktionen:
- Übergreifende Visualisierung: Anlagenübersichten, Linienübersichten, Standortansichten
- Alarmmanagement: Alarmklassen, Quittierung, Eskalationen, Alarmhistorie
- Historisierung: Zeitreihen von Prozesswerten (Trends), Events, Zustandswechsel
- Reporting: Kennzahlen, Stillstandszeiten, Produktionsmengen, Energie/Medien-Verbrauch
- Benutzer-/Rechteverwaltung: Rollen, Audit-Trails, Zugriffskontrollen
- Integration: Schnittstellen zu MES/ERP oder Datenplattformen (abhängig vom Projekt)
Typische Architektur (einfach erklärt)
Ein nützliches Modell ist die Ebenen-Sicht:
- Feldebene: Sensoren, Aktoren, Antriebe
- Steuerungsebene: SPS (PLC)
- Bedien-/Überwachungsebene: HMI und/oder SCADA
- Leitebene: MES/ERP/Reporting (optional)
Der Datenfluss sieht oft so aus:
- SPS liest Sensoren → berechnet Logik → steuert Aktoren
- HMI/SCADA liest Werte aus der SPS (z. B. Prozesswerte, Zustände, Diagnosen)
- HMI/SCADA schreibt Bedienbefehle/Sollwerte an die SPS (z. B. Start, Setpoint, Quittierung)
- SCADA speichert ausgewählte Daten in einer Historie (Trends, Events, Alarme)
Wichtige Unterscheidung: „Steuern“ vs. „Überwachen“
Eine häufige Fehlerquelle in Projekten ist, dass man zu viel Logik „nach oben“ verlagert. Grundregel:
- SPS sollte den Prozess stabil und sicher steuern (auch ohne SCADA/HMI).
- HMI/SCADA sollte bedienen/überwachen und Daten sichtbar machen.
Warum? Weil HMIs/SCADA-Stationen ausfallen können (PC-Probleme, Netzwerk, Updates). Wenn dann die Anlage nicht mehr läuft, weil die Logik „oben“ hängt, ist das ein Betriebsrisiko.
Alarme: Nicht „mehr“, sondern „besser“
Alarmmanagement ist oft der Punkt, an dem SCADA-Projekte gewinnen oder scheitern. In vielen Anlagen gibt es zu viele Alarme, zu wenig Struktur und zu wenig hilfreiche Texte.
Gute Alarmgestaltung:
- Klare Prioritäten: Kritisch, Warnung, Hinweis
- Kontext: Wo tritt es auf? Welche Komponente?
- Hilfetext: Was ist wahrscheinlich? Was kann ich prüfen?
- Vermeidung von Alarmfluten: Kaskaden und Folgealarme sinnvoll behandeln
Ziel: Der Operator soll in Sekunden verstehen, was passiert und was zu tun ist.
Trends & Historie: „Was war los?“
Trends sind oft der schnellste Weg zur Ursachenanalyse: Wenn ein Prozesswert langsam driftet, ein Ventil ständig nachregelt oder ein Sensor „zittert“, sieht man das im Verlauf.
Praktisch wichtig:
- Welche Signale werden historisiert? Nicht alles, sondern die richtigen.
- Abtastrate: Zu langsam verpasst Ereignisse, zu schnell erzeugt Datenmüll.
- Speicherdauer: Stunden/Tage/Wochen — abhängig von Betrieb und Anforderungen.
- Ereignisse & Zustandswechsel: Nicht nur Analogwerte, auch Betriebsarten und Störungen.
Benutzerrechte & Bedienkonzept
Ein sauberes Rechtekonzept verhindert, dass versehentlich kritische Parameter geändert werden. Typische Rollen:
- Operator: Start/Stop, Quittierung, Standardbedienung
- Instandhaltung: Diagnose, Tests, erweiterte Funktionen
- Engineering/Admin: Parametrierung, Benutzerverwaltung, Systemkonfiguration
Wichtig ist, dass das System im Alltag praktisch bleibt: Zu strikte Rechte führen zu Workarounds (und die sind dann unsicher).
Typische Fehlerbilder (und warum sie passieren)
- „Werte springen“: falsche Skalierung, falsche Einheit, unsaubere Signalaufbereitung, Kommunikationsprobleme.
- „Bedienung wirkt träge“: Netzwerk-/Serverlast, zu viele Visualisierungsobjekte, schlechte Projektstruktur.
- „Alarme sind unbrauchbar“: keine Prioritäten, schlechte Texte, Kaskaden nicht behandelt.
- „System ist instabil“: Logik zu stark im SCADA/HMI statt in der SPS, Update-/Patch-Probleme, Ressourcenmangel.
- „Niemand traut sich zu bedienen“: UI unklar, Zustände schwer interpretierbar, fehlende Schulung/Standards.
SCADA/HMI und IT/OT (kurzer Blick)
SCADA-Systeme sind oft die Brücke zwischen Anlagenwelt (OT) und IT-Systemen. Das bringt Nutzen (Daten, Reporting, Optimierung), aber auch Anforderungen: stabile Netze, saubere Segmentierung, klare Zugriffe und Wartungsprozesse.
Wichtig: Sicherheit (Security) sollte so umgesetzt werden, dass sie nicht die Verfügbarkeit sabotiert. In industriellen Umgebungen ist „läuft zuverlässig“ ein zentraler Wert.
Fazit
HMI macht Anlagen bedienbar und verständlich für Menschen. SCADA erweitert das um übergreifende Überwachung, Alarmmanagement und Datenerfassung. Zusammen bilden sie die Sicht- und Bedienebene einer Anlage — während die SPS den Prozess stabil steuert.
Wer industrielle Systeme verstehen will, sollte nicht nur SPS-Logik kennen, sondern auch wissen, wie Bedienung, Alarme und Historie aufgebaut sind — dort entscheidet sich im Alltag, ob eine Anlage „gut betreibbar“ ist.
Glossar
HMI
Benutzeroberfläche für Bedienung und Anzeige (Panel, Station, Visualisierung).
SCADA
System für übergreifende Überwachung, Datenerfassung, Alarmierung und Historie.
Alarm
Meldung über einen Zustand, der Aufmerksamkeit erfordert (Warnung/Kritisch/Info).
Trend / Historie
Zeitlicher Verlauf von Prozesswerten und Ereignissen zur Analyse und Nachvollziehbarkeit.
Tag / Variable
Benannter Datenpunkt (z. B. Temperatur, Statusbit), der gelesen/geschrieben werden kann.
IT/OT
IT: Unternehmens-IT; OT: Betriebs-/Anlagen-Technik (Steuerung/Produktion).
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