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<H1>www.aud24.net : I. Kaiser: "Client-Server-Architektur richtig beurteilen"</H1>
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Redaktion
> <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD>
<TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>25.05.2001</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailFirma ID=topSpace>GE Fanuc Automation Europe SA:</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>Architektur von SCADA-Systemen kann die Erweiterung teuer machen</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailContent>Sämtliche Anbieter von Bedien- und Visualisierungs-Software bieten das Systemmerkmal einer Client-Server-Architektur an. Auf den ersten Blick handelt es sich daher nicht um ein Unterscheidungs- oder Alleinstellungsmerkmal mit Mee-too-Charakter. Bei eingehender Betrachtung zeigen sich wesentliche Unterschiede, die direkten Einfluss auf die Gesamtkosten der Lösung haben.<BR><BR>Glaubt man den Aussagen der Anbieter von Bedien- und Visualisierungs-Software, dann besitzt jedes auf dem Markt angebotene Produkt, das Systemmerkmal ‚Client-Server-Architektur‘. Werden jedoch die angebotenen SCADA Softwareprodukte genauer unter die Lupe genommen, erweisen sich diese Aussagen als nicht haltbar: Die angebotenen Softwareprodukte unterscheiden sich sehr stark in Bezug auf die Eigenschaften der Client-Server-Architektur. Dadurch kann es für den Anwender zu unerfreulichen Auswirkungen, wie z.B. einem erhöhten Zeitaufwand oder sehr großen Preisunterschieden kommen. Die nachweisbaren Unterschiede gehen soweit, dass eine Aufteilung in echte und Pseudo-Client-Server-Architekturen gerechtfertigt erscheint. <BR><BR>Client-Server-Architektur<BR><BR>Das Grundprinzip der Client-Server-Architektur stammt aus der Zeit der UNIX Technologie. Dabei beinhaltet das System einen oder mehrere Server, an denen beliebig viele Viewer ohne großen Aufwand angeschlossen werden können. Mit Einführung des PCs in die Fabrikautomation, wurde dieser Ansatz für die angebotenen SCADA-Softwareprodukte übernommen. Dabei besteht die Client-Server-Architektur in der Regel aus Windows-basierten Hochleistungsservern und flexiblen Viewern. Diese effiziente Architektur ist skalierbar von einer Einzelknoten-HMI-Steuerung bis zu einem voll vernetzten Mehrknotensystem. Der oder die Server erfassen und verteilen die Systemdaten, die sie von den in der Applikation eingesetzten Steuerungen (SPS und/oder CNC) erhalten. Sie greifen auf all die benötigten Daten zu und bieten den Benutzern Echtzeitansichten der überwachten Prozesse. Über die Viewer können die Anwender die vom Server verteilten Daten betrachten, mit diesen Daten interagieren und Steuerungsvorgänge auslösen.<BR>Für die SCADA-Softwareanbieter wurde dieses Systemmerkmal schnell zu einen Muss, da die Anwender eine Client-Server-Architektur aufgrund der unbestreitbaren Vorteile erwarteten: Eine echte Client-Server-Architektur ermöglicht, dass ein Automatisierungssystem schneller und einfacher zu implementieren, zu betreiben und auszubauen ist. Dabei kann das System anfangs klein sein und anschließend problemlos mit weiteren Servern und Viewern erweitert werden, z.B. im Rahmen von Wartungsaufgaben.<BR><BR>Echt oder pseudo?<BR><BR>Im Prinzip besitzen alle angebotenen SCADA Softwareprodukte eine Client-Server-Architektur. Allerdings muss hier eine Unterscheidung zwischen echten und Pseudo-Architekturen gemacht werden. Bis auf wenige SCADA-Software-Produkte (u.a. ‚Cimplicity HMI‘ von GE Fanuc), besitzen derzeit alle Softwareprodukte eine Pseudo-Client-Server-Architektur. Es stellt sich nun die Frage, in welchen Punkten sich die Ansätze unterscheiden. Das System mit einer echten Client-Server-Architektur ist wie folgt aufgebaut. Es existiert je nach Größe der Applikation ein oder mehrere Server. Daran sind eine mehr oder weniger große Anzahl von Viewer angebunden. Diese Viewer sind mit der SCADA-Software konfiguriert und besitzen keine eigene Datenbasis der Applikation. Sie erhalten sämtliche Daten von dem oder den Servern. Im Gegensatz dazu wird bei einer Pseudo-Client-Server-Architektur die Datenbasis der Server auch auf den Viewern konfiguriert. Kommt es, wie es in der Praxis häufig der Fall ist, zu einer Änderung des Automatisierungssystems, dann sind die Auswirkungen recht unterschiedlich. Mit einer echten Client-Server-Architektur kann eine Systemänderung recht einfach und schnell durchgeführt werden: Es muss nur der oder die Server modifiziert werden, wobei die Änderung über einen der angeschlossenen Viewer erfolgen könnte. Die Änderung kann nur von berechtigten Personen durchgeführt werden, die einen gesicherten Benutzernamen und Passwort besitzen. Somit ist eine vollständige Datensicherheit garantiert und alle Änderungen können nachverfolgt werden. Da alle Viewer auf eine Datenbasis, nämlich die des Servers zurückgreifen, besitzen alle Viewer zu jeder Zeit den aktuellsten Ist-Zustand des Systems.<BR>Bei einer Pseudo-Architektur ist dagegen ein komplizierter und zeitintensiver Prozess der Neukonfiguration sämtlicher im System arbeitenden Server und Viewer erforderlich, wenn auch das System auch nur um einen Viewer erweitert wird. Zusätzlich ist auch die Datenbasis der Viewer neu zu konfigurieren.<BR><BR>Kostenexplosion möglich<BR><BR>Eine Erweiterung der bestehenden Applikation kommt in der Praxis sehr häufig vor: Erweiterung bedeutet hier die Erhöhung der beteiligten Viewer oder auch der E/A-Punkte. Die Anwender sollten daher schon bei der Softwareauswahl darauf achten, welche Kosten mit einer evtl. Erweiterung verbunden sind. Je nachdem welche Architektur eingesetzt wird , kann dies zu erheblichen Kostenunterschieden führen. Bei einer echten Client-Server-Architektur, wie sie GE Fanuc bietet, werden den Anwendern nur die zusätzliche E/A-Punkte berechnet, die im Server anfallen. Die E/A-Erweiterung ist für sämtliche Viewer oder zusätzliche Viewer kostenfrei. Bei einer pseudo Architektur hingegen, werden alle zusätzlichen E/A-Punkte im Server als auch bei allen Viewern in Rechnung gestellt. D.h., je mehr Viewer der Anwender einsetzt, umso kostenintensiver wird das System im Vergleich zu einer echten Client-Server-Architektur.<BR><BR>Rechenbeispiel<BR><BR>Folgendes einfache Beispiel soll die Kostenvorteile verdeutlichen, die eine echte Client-Server-Architektur bietet: Die Beispielapplikation bestehe aus 75 E/A-Punkten, einem Server sowie einem Viewer. Angenommen die Lizenz für den Server dieser Ausstattung koste 1000 Euro und für den Viewer 500 Euro. Soll jetzt die Anzahl der E/A-Punkte z.B. um den Faktor 10 auf 750 erhöht werden und geht man davon aus, dass sich Preise für Server und Viewer sich dann ebenfalls entsprechend um den Faktor 10 erhöhen, ergeben sich durch die unterschiedlichen Lizenzmodelle der beiden Architekturen folgende Kosten:<BR><BR>Echte Architektur: Die Gesamtkosten der Erweiterung betragen 10500 Euro, wobei 10000 Euro auf den Server mit jetzt 750 E/As 750 E/A entfallen; für beliebig viele Viewer ist zusätzlich noch die Lizenzgebühr von 500 Euro für einen ‚neuen’ Viewer zu entrichten<BR><BR>Pseudo-Architektur: Die Gesamtkosten der Erweiterung betragen 15000 Euro, wobei der Server mit 10000 Euro zu Buche schlägt; für jeden verwendeten Viewer sind zusätzlich 500 Euro, insgesamt also 5000 Euro einzuplanen. <BR><BR>Der Unterschied beträgt also 4500 Euro, also 42% mehr als die Erweiterung bei einer echten Client-Server-Architektur kosten würde. Der Kostenunterschied kann sogar noch dramatischer ausfallen, wenn mehrere Viewer eingesetzt werden. Nehmen wir nun einmal an, es wurden anstelle eines Viewers zehn Viewer in der Applikation eingesetzt. Pro zusätzlichen Viewer belaufen sich die Kosten auf 500 Euro. Dann ergeben sich bei einer E/A-Erweiterung folgende Kosten: echte Architektur 15000 Euro (Server: 10000 Euro und zehn Viewer: 5000 Euro) und Pseudo-Architektur 60000 Euro (Server: 10000 Euro; 10 Viewer 50000 Euro). Der Kostenunterschied beträgt jetzt 45000 Euro. Das Beispiel zeigt, dass es bei einer Applikationserweiterungen, je nach eingesetzter HMI/SCADA-Software, zu erheblichen Kostenunterschieden kommen kann. <BR><BR>Anbindung an das Internet<BR><BR>Das Internet hat mittlerweile auch Einzug in die Automatisierung genommen. Die Vorteile des Internets sind bekannt. Jedoch stellt sich dem Anwender die Frage, wie er die beste Internetanbindung seiner Applikation erzielt. Eine echte Client-Server-Architektur bietet die idealen Voraussetzungen zur Nutzung des Internets. Beinhaltet etwa eine Applikation mehrere Server, so muss nur ein weiterer Web-Server mit der Visualisierungs-Software integriert werden. Der Web-Server verhält sich gegenüber den bestehenden SCADA-Servern nur wie ein weiterer Viewer. Die SCADA-Server liefern die von den Steuerungen gewonnenen und aufgearbeiteten Daten an den Web-Server weiter. Es können nun beliebig viele Web-Viewer auf die Daten zurückgreifen. Die Sicherheit erfolgt durch die Standardmechanismen der unterschiedlichen Web-Server (z.B. Microsoft Personal Web Server, Microsoft Internet Information Server, Netscape Fast Track oder Apache) und durch individuelle Benutzernamen und Passworte. Die Datenübertragung erfolgt ereignisgesteuert, wobei die die HTML-Seiten direkt aus den SCADA-Bildern erzeugt werden. <BR><BR>Fazit<BR><BR>Nicht jede SCADA-Software mit angebotener Server-Client-Architektur, bietet auch die Vorteile einer echten Server-Client-Architektur. Planen Anwender eine neue Applikation oder soll die alte Applikation modifiziert werden, dann lohnt sich ein ganz genauer Vergleich der angebotenen Software Produkte. Mit einer echten Server-Client-Architektur ist nicht nur eine einfachere und sichere Arbeit gewährleistet, sondern es ist auch mit erheblich geringeren Kosten bei einer Erweiterung der Applikation verbunden. Als weiterer Vorteil spielt die einfache und effektive Internetanbindung eine nicht ganz unerhebliche Rolle. Deshalb ist allen Anwendern zu raten: vor dem Softwarekauf zu prüfen, ob die angebotene SCADA-Software eine echte Client-Server-Architektur besitzt. <BR></TD>
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<P><I>Diese Seite wurde am 22.09.2006, 13:54 Uhr aktualisiert</I></P>
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