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Unsere Projekte

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Data Hub – Zentrale SPS Datenverwaltung
Automatisierung

Data Hub – Zentrale SPS Datenverwaltung

Zentrale Datenverwaltung für Steuerungssysteme – PLC-Signale sammeln, verarbeiten und für die Codegenerierung bereitstellen.

Projektbeschreibung

Der DataHub ist eine zentrale Datenverwaltungsanwendung für industrielle Steuerungssysteme, entwickelt für die BKW Energie AG. Die Anwendung sammelt, verwaltet und harmonisiert Steuerungs- und Systemdaten aus verschiedenen Quellen und speichert sie in einer offenen Datenbank. Aus diesen Daten wird anschliessend Code für SPS-Steuerungssysteme (PLC) generiert.

Ein Schwerpunkt liegt auf der Verwaltung von KKS-Kennzeichen (Kraftwerk-Kennzeichensystem), die eine eindeutige Identifikation aller Anlagenkomponenten und Signale über mehrere Kraftwerke hinweg sicherstellen. Die Anwendung unterstützt sowohl «Classic»- als auch «TIA»-Projekttypen und bietet Schnittstellen zu bestehenden Systemen wie Hydrolog und Ignition.

Herausforderungen

  • Zentrale Verwaltung von Steuerungsdaten aus verschiedenen Anlagen und Systemen
  • Eindeutige Kennzeichnung von Anlagenkomponenten über mehrere Kraftwerke hinweg mittels KKS
  • Konsistente Datenbasis für die automatische Codegenerierung (SCL, TIA-Datenbausteine)
  • Integration heterogener Systeme: Siemens TIA Portal, Ignition (Inductive Automation), Hydrolog
  • Verwaltung komplexer Datenstrukturen (UDTs) für SPS und SCADA-Systeme

Leistungsumfang

  • Desktop-Anwendung auf Basis von WPF mit MVVM-Architektur
  • Projektbaum-Navigation mit hierarchischer Anlagenstruktur (Kraftwerke, SPSen, Signallisten)
  • DataGrid mit erweiterten Filter-, Sortier- und Paging-Funktionen zur Datenanzeige und -verwaltung
  • Edit-Data-Panel mit dynamischem PropertyGrid zur Bearbeitung einzelner Datensätze
  • KKS-Bibliothek mit vollständigem KKS-Standardnummernsystem und automatischer Validierung
  • Import/Export-Schnittstellen:
    • Excel-Import und -Export für Signallisten und Meldungen
    • TIA-Portal-Integration: UDT-Import, DB-Export, SCL-Codegenerierung
    • Ignition UDT-Import und -Export (JSON-basiert)
    • Hydrolog-Export für Prozessdaten
  • Datenvalidierung mit Echtzeit-KKS-Prüfung auf Eindeutigkeit und formale Korrektheit
  • Benutzer-Authentifizierung über LDAP-Anbindung

Technologien

  • C# / WPF / MVVM
  • PostgreSQL mit Entity Framework Core
  • Ignition (Inductive Automation) – UDT und Tag Generierung
  • Siemens TIA Portal – UDT- und DB-Strukturen

Ergebnisse

  • Zentralisierte und harmonisierte Steuerungsdaten in einer offenen Datenbank
  • Echtzeit-Synchronisation und übersichtliche Visualisierung der PLC-Signale
  • Validierte KKS-Verwaltung mit Prüfung auf Eindeutigkeit und formale Korrektheit
  • Automatische Codegenerierung (SCL) für Siemens-SPS-Systeme
  • Nahtlose Integration von Ignition UDTs mit bidirektionalem Import/Export
  • Nahtlose Integration in bestehende Automatisierungsumgebungen (Hydrolog, TIA Portal, Ignition)
  • Signifikante Zeitersparnis bei der Inbetriebnahme und Wartung von Kraftwerkssteuerungen

Optimax – Energieoptimierung für Wasserkraftwerke
Automatisierung

Optimax – Energieoptimierung für Wasserkraftwerke

Industrielles Optimierungs-Gateway zur effizienten Leistungsverteilung auf mehrere Turbinen in Wasserkraftwerken – mit IEC-104-Anbindung und MATLAB-basierter Berechnung.

Projektbeschreibung

Optimax ist ein industrielles Energieoptimierungssystem, entwickelt für die Kraftwerke Oberhasli AG (KWO). Das System berechnet in Echtzeit die optimale Leistungsverteilung auf mehrere Turbinen und Generatoren eines Wasserkraftwerks. Dabei berücksichtigt es die individuellen Wirkungsgradkennlinien jeder Maschine sowie deren Verfügbarkeit.

Die Kommunikation mit der Regelungssteuerung (SICAM) erfolgt über das industrielle Standardprotokoll IEC 60870-5-104. Die Optimierungslogik basiert auf MATLAB-generierten Daten.

Herausforderungen

  • Echtzeitfähige Optimierung der Leistungsverteilung auf mehrere Turbinen
  • Zuverlässige bidirektionale Kommunikation mit der Anlagensteuerung über IEC-104
  • Verarbeitung von MATLAB-Optimierungsdaten
  • Robuster Betrieb als Windows-Dienst in einer sicherheitskritischen industriellen Umgebung
  • Korrekte Fehlerbehandlung bei ungültigen Optimierungsergebnissen

Leistungsumfang

  • Entwicklung des Optimierungskerns anhand von MATLAB-Optimierungsdaten
  • Implementierung der IEC-104-Kommunikation mit Master- und Slave-Stationen inkl. redundanten Verbindungen
  • Aufbau als Windows-Dienst mit .NET
  • Umfassendes Logging
  • Automatisierte Installation

Technologien

  • C# / .NET
  • IEC 60870-5-104 (industrielles Fernwirkprotokoll)
  • MATLAB-Datenverarbeitung
  • Windows Service

Ergebnisse

  • Vollautomatische, echtzeitfähige Leistungsoptimierung im laufenden Kraftwerksbetrieb
  • Zuverlässige IEC-104-Kommunikation mit automatischer Wiederverbindung und optionaler Redundanz
  • Robuste Fehlererkennung: NaN-Werte werden erkannt und als Optimierungsfehler gemeldet
  • Modularer, wartbarer Aufbau mit klarer Trennung von Kommunikation, Optimierung und Konfiguration
  • Konfigurationsgesteuertes System – Anpassungen ohne Codeänderungen über JSON-Dateien möglich
HQ Importer – Automatisierter HQ-Kurven Updater
Automatisierung Erneuerung

HQ Importer – Automatisierter HQ-Kurven Updater

Automatisierte Verwaltung und Übertragung von Pegelstand-Abfluss-Kurven (HQ-Daten) an SPS-Steuerungen.

Projektbeschreibung

Der HQ Importer ist ein verteiltes Softwaresystem zur automatisierten Verwaltung und Übertragung von Höhen-Durchfluss-Kurven (HQ-Daten) an Siemens-SPS-Systeme (S7-400/S7-1500). Die Lösung wird in hydrologischen Messstationen des AWA (Amt für Wasser und Abfall des Kantons Bern) eingesetzt.

Das System besteht aus drei Hauptkomponenten: einer WPF-Benutzeroberfläche für die Datenverwaltung, einem Windows-Service für die PLC-Kommunikation und einem Datenerfassungsdienst, der hydrologische Daten automatisiert aus verschiedenen Quellen abruft.

Herausforderungen

  • Automatisierte Erfassung von HQ-Daten aus heterogenen Quellen (KiWIS REST-API, FTP/SFTP-Server von AWA und BAFU)
  • Zentrale Versionsverwaltung von HQ-Daten über mehrere Messstationen hinweg
  • Automatisierte Übertragung von HQ-Daten an SPS-Steuerungen

Leistungsumfang

  • Datenerfassung (HqTaker Service): Automatisierter Abruf von Rating Curves über die KiWIS REST-API (hydrodata.ch) und von HQ-Tabellen über FTP/SFTP-Server. Konfigurierbare Zeitpläne (täglich oder intervallbasiert).
  • PLC-Kommunikation (Worker Service): Überwachung von SPS-Init-Flags, automatisierte Übertragung von HQ-Tabellen in die Datenbausteine der Siemens-Steuerungen über das S7-Protokoll. CRC-basierte Synchronisation.
  • WPF-Benutzeroberfläche: Verwaltung, Visualisierung und manuelle Übertragung von HQ-Daten. Echtzeit-Diagramme, Versionsübersicht und Multi-Instanz-Unterstützung für verschiedene Standorte.
  • Web-Monitoring: Bootstrap-basierte Weboberfläche für Service-Status, Download-Logs und manuelle Trigger-Funktionen.

Vorgehen

Die Architektur basiert auf einer Microservice-orientierten Struktur mit gRPC als internem Kommunikationsprotokoll. Der HqTaker Service erfasst die Rohdaten und stellt sie über gRPC bereit. Der Worker Service synchronisiert die Daten und schreibt sie bei Bedarf auf die SPS. Die WPF-Anwendung verbindet sich ebenfalls über gRPC und bietet dem Bediener eine vollständige Übersicht und Steuerungsmöglichkeit.

Ergebnisse

  • Vollautomatische Datenerfassung und PLC-Übertragung an drei Betriebsstandorten
  • Echtzeit-Monitoring mit Web-Interface und Auto-Refresh
  • Unterstützung für über 30 Messstationen

Technologien

  • .NET, WPF
  • gRPC / Protobuf
  • Siemens S7 Kommunikation
  • ASP.NET Core Web API, Bootstrap 5
  • LiveCharts
  • Windows Services

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