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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.
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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