Flexibel SCADA-platform voor civiele objecten

Fotografie: Rijkswaterstaat

Automatiseringsuitdagingen

De automatiseringsuitdagingen voor civiele objecten van de rijksoverheid laten zich als volgt kenmerken:
• de geboden oplossingen moeten aantoonbaar voldoen aan de landelijke standaarden, zoals de Landelijke Tunnelstandaard (LTS) en de Landelijke Bruggen- en Sluizenstandaard (LBS);
• er is sprake van een grote diversiteit in technische systemen;
• oplossingen moeten gecentraliseerde bediening faciliteren (verkeerscentrales);
• oplossingen moeten een lange levenscyclus ondersteunen (instandhouding en evolutie).

Technolution heeft een flexibel SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)-platform ontwikkeld dat speciaal is toegespitst op deze uitdagingen.

Het SCADA-platform van Technolution is ingezet in twee verschillende tunnels. De eerste implementatie bevindt zich in de Gaasperdammertunnel, die in de zomer van 2020 in gebruik is genomen. De andere implementatie is in de Maasdelta- en Hollandtunnel, een belangrijk onderdeel van de Blankenburgverbinding. Deze laatste is nog in aanbouw, maar de ontwikkeling van de tunneltechnische installatie is al in een vergevorderd stadium.

SCADA-platform

Het SCADA-platform bestaat uit drie verschillende functionele systeemdelen:

  • een grafische userinterface (GUI);
  • een coördinerende besturingslaag;
  • een datarecorder.

Met de ontkoppeling van de GUI, de coördinerende besturingslaag en de lokale intelligentie volgt het platform de architectonische opbouw van de landelijke standaarden voor civiele objecten (LTS, LBS), zie Figuur 1 .

Figuur 1: Lagen in de besturingsketen van een object

De datarecorder registreert alle gebeurtenissen van het gehele systeem en is een belangrijke referentie in het geval van een incident. De datarecorder wordt geleverd met uitgebreide zoekopties in een intuïtieve gebruikersinterface. Dit systeem is ook een goede basis voor de monitoring van de prestaties van alle technische elementen (asset performance monitoring).

Reguliere technologie

De systeemdelen van het SCADA-platform zijn opgebouwd met reguliere technologie. De serversystemen zijn normale x86-systemen, voorzien van een hypervisor voor het creëren van virtuele machines. De gebruikte besturingssystemen zijn Linux-varianten. Alle toepassingen zijn in Java gerealiseerd. In Figuur 2 is de opbouw van het platform beknopt weergegeven.

Figuur 2: Opbouw SCADA-platform

Flexibiliteit dankzij scheiding techniek en logica

Het SCADA-platform is opgebouwd volgens een modulaire architectuur, waarbij logische koppelingen tussen de verschillende deelsystemen zijn gedefinieerd. Hiermee ontstaat een scheiding tussen de logische werking van het systeem en de technische invulling van de verschillende modules. Dit maakt het mogelijk om de onderliggende technologie te wijzigen zonder de integrale functionele werking aan te tasten. Bij wijziging of vervanging van een technische installatie hoeft alleen de technische adapter te worden aangepast die zorgt voor de vertaling tussen de logische interface van de installatie en het SCADA-platform. De functionele afhandeling aan de kant van de gebruiker verandert niet.

Aantoonbaarheid van eisen

Voor Rijkswaterstaat is het cruciaal dat automatiseringssystemen van civiele objecten aantoonbaar voldoen aan de gestelde eisen. Het SCADA-platform is zo opgezet dat de aantoonbaarheid en navolgbaarheid van eisen volledig zijn geïntegreerd. Verwijzingen naar relevante eisen zijn opgenomen in de broncode en in de geautomatiseerde testsuite. Dit opgenomen traceringsconcept voorkomt langdurige acceptatietrajecten, omdat de teststatus voortdurend compleet en up-to-date blijft tijdens de ontwikkeling van het systeem.

Incrementele realisatie en geïsoleerde vervanging

Het SCADA-platform is zodanig opgebouwd dat er een scheiding is tussen generieke en specifieke functionaliteit. De generieke functionaliteit kan beschouwd worden als een ‘container’ die faciliteiten levert aan de inhoudelijke functies, waardoor het eenvoudiger wordt deze te realiseren. Bij de realisatie van de automatisering voor een civiel object hoeven dus in principe alleen maar specifieke logische functies te worden gebouwd.

De logische functies worden met zo weinig mogelijk afhankelijkheid van elkaar gerealiseerd. Daardoor is het mogelijk om het totale systeem in meerdere iteraties op te bouwen, waarbij in iedere iteratie een of meerdere functionele ketens worden gerealiseerd. Hiermee kan integratie met de verschillende andere systemen in een vroeg stadium plaatsvinden. Dit voorkomt zware, ‘big bang’-integratietrajecten aan het einde van het project. In Figuur 3 is dit symbolisch weergegeven door de verticale functionele ketens identieke kleuren en nummers te geven. Deze eigenschap maakt het ook mogelijk om efficiënt individuele functieketens aan te passen tijdens noodzakelijke renovaties. Sluitingstijden van de objecten kunnen hierdoor worden geminimaliseerd.

Figuur3: Systeemopbouw in onafhankelijke verticale ketens

Opleiding- en trainingssysteem

Bij de ingebruikname van een nieuw of gewijzigd object is het belangrijk dat het personeel getraind kan worden in de bediening. Daarom leveren wij bij de release van een specifiek platform voor een object ook standaard een opleiding- en trainingsinstantie. Deze is uitgerust met simulatoren en op maat gemaakte trainingsscenario’s. Bovendien kan het SCADA-systeem worden gekoppeld aan een digitale representatie van de tunnel, waarmee het naspelen van realistische incidenten mogelijk wordt.

Figuur 4: GUI Gaasperdammertunnel

Lifecycle en evolutie

De automatiseringsfuncties voor de objecten moeten voor twintig tot dertig jaar gegarandeerd worden. Dat is een lange periode waarvoor een duidelijke vervangingsstrategie vereist is. Door het gebruik van reguliere technologie in het platform is het probleem van veroudering (‘obsolescence’) geminimaliseerd, omdat de benodigde technologie door vele partijen geleverd kan worden.

Het is te verwachten dat er binnen nu en twintig tot dertig jaar betere technologieën voor de verschillende subsystemen beschikbaar zullen komen, of dat de veiligheidseisen voor de objecten zullen worden aangescherpt. Door het gekozen architectonische concept is het mogelijk om specifieke functies afzonderlijk te vernieuwen, zonder gevolgen voor de rest van het systeem.

De trend waarin meer en meer functionaliteit naar centrale hosting (‘cloudificatie’) wordt verplaatst, zal ook voor civiele objecten gaan spelen. Met dit SCADA-platform bent u daarop voorbereid. Dankzij de gekozen reguliere technologie hoeft het platform niet lokaal bij het object gehost te worden, maar op iedere gewenste locatie.

Neem contact op over het SCADA-platform

  • Met uw gegevens beantwoorden we uw bericht. Ook registreren we uw bericht, eventuele interesse in onze producten en diensten en contactgegevens in ons CRM-systeem en kunnen u benaderen in het kader van commerciële activiteiten. Meer informatie vindt u in onze privacyverklaring.
  • Dit veld is bedoeld voor validatiedoeleinden en moet niet worden gewijzigd.