Internet-basierte Datenübertragung zur Pipeline-Überwachung

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PHOENIX CONTACT Deutschland GmbH

DECHEMA e.V.

HECHT Technologie GmbH

Präziser Zeitstempel im Millisekunden-Bereich

Beim taiwanesischen Projekt standen zwei Anforderungen im Vordergrund. Zum einen sollte der übermittelte Messwert über einen präzisen Zeitstempel im Millisekunden-Bereich verfügen. Darüber hinaus waren zwei Systeme – nämlich die im Feld installierte Steuerung und der Server – zugriffssicher über das Internet miteinander zu verbinden. Die Systemzeit einer Kleinsteuerung umfasst standardmäßig nur Stunde, Minute und Sekunden. Der Millisekunden-Bereich ist also nicht vorgesehen, lässt sich allerdings durch Verwendung von zyklischen Tasks im Rahmen eines Applikationsprogramms erzeugen. Da alle Stationen zeitlich synchronisiert werden müssen, erweist sich die Ankopplung an ein auf einer Atomuhr basierendes System als unumgänglich. Das entsprechende Network Time Protocol (NTP) ist für jeden User im Internet frei erhältlich.

Jedoch haben Laufzeiten durch das Internet für das Abholen dieser Zeit Einfluss auf die Genauigkeit, sodass der Einsatz eines NTP-Serverdienstes in Kombination mit der eigenen Hardware die präzisere Lösung darstellt. Dieser Ansatz kompensiert die Laufzeiten durch das Internet und eliminiert Fehler. Der Security Router mGuard RS 2000 von Phoenix Contact bietet beispielsweise den NTP-Serverdienst. Gleichzeitig stellt das Gerät die Ethernet-Verbindung mit dem Server via Internet über einen gesicherten VPN-Tunnel (Virtual Private Network) her.

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Zugriffssichere Kommunikation auch im Ex-Bereich

In der Prozess- und Verfahrenstechnik wird das Thema Security immer wichtiger. Mit dem Security Router mGuard trägt Phoenix Contact diesem Trend Rechnung. Der Security Router erfüllt sowohl die besonderen Ansprüche der Prozessindustrie an die Hardware als auch die hohen IT-Anforderungen für Security-Produkte. Hardwareseitig sind das unter anderem der erweiterte Temperaturbereich von -40 °C bis 70 °C sowie die IECEx- und Atex-Zulassungen für den Ex-Bereich.

Auf Seiten der Software wurden neben den bestehenden Security-Funktionen zusätzliche Security-Bausteine für das in der Industrie weitverbreitete Protokoll OPC Classic in die Geräte integriert. Dazu zählen die Funktionen DPI (Deep Package Inspection) und NAT (Network Address Translation). DPI ermöglicht eine hochwertige OPC Classic Firewall innerhalb der Produktionsstätte, während NAT die einfache und schnelle Integration von Anlagen mit gleichen IP-Adressen ohne Adresskonflikte in ein übergeordnetes Fertigungsnetzwerk erlaubt.

Der VPN-Tunnel ermöglicht die direkte Kommunikation zwischen der Steuerung und dem PipeControl-Server, als wären beide per Ethernet-Kabel verbunden. Der Tunnel wird dabei zwischen zwei mGuard-Routern aufgebaut, die für eine zugriffssichere Übertragung sorgen. Steuerung und Server tauschen ihre Daten über Modbus TCP aus, weshalb eine Ethernet-Verbindung als Kommunikationsmedium benötigt wird. Die im Feld befindliche SPS agiert hier als Modbus-Server. Der PipePatrol-Server holt sich somit die Messwerte ab, welche die Steuerung jederzeit aktuell mit einem Zeitstempel liefert.

Flexible Erweiterbarkeit der verwendeten Kleinsteuerung

Bei der genutzten SPS handelt es sich um eine modulare Kleinsteuerung aus der Inline-Produktfamilie von Phoenix Contact, die mit einer Vielzahl von I/O-Modulen aus dem Inline-Baukasten kombiniert werden kann. Die jeweiligen Kommunikationsmodule dienen der Integration der Steuerung in die verschiedenen Feldbussysteme. Eine Datenübertragung via VPN-Tunnel durch das Internet beeinflusst dabei die Auswahl der SPS nicht, denn sie lässt sich mit jeder Ethernet-fähigen Steuerung realisieren. SPS und die im Feld verbauten Sensoren sind klassisch über ein 4…20mA-Signal verbunden, das an ein analoges Eingangsmodul der Steuerungsbaugruppe angeschlossen wird.

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