Zugriffssicher und hoch verfügbar

Autor Frank Horstmann Mitarbeiter im Industry Management Infrastructure des Geschäftsbereichs Industry Solutions, Phoenix Contact Electronics

Am Chemiestandort Leuna betreibt die Linde AG eines ihrer größten Gaseproduktionszentren weltweit und versorgt von dort eine Vielzahl von Verbrauchern im Raum Leipzig, Halle und Bitterfeld. Für die Erfassung der abrechnungsrelevanten Daten müssen besondere Messstationen entlang des Gase-Verteilungsnetzes installiert werden. Vor diesem Hintergrund hat Linde Gas den Systemintegrator Actemium Cegelec mit der Automatisierung dieser Außenbauwerke sowie deren Integration in das vorhandene Datenmanagementsystem beauftragt. Da sensible Messdaten via Internet weitergeleitet werden, haben die Zugriffssicherheit und Verfügbarkeit der Lösung oberste Priorität.

Zur Erfassung der Messwerte des gesamten Verteilungsnetzes wird ein innovatives Kommunikationskonzept auf Basis eines effizienten Protokolls benötigt, um die einzelnen Stationen an das Datenmanagementsystem anzukoppeln. Die anfallenden Daten sollen durchgängig per GPRS/EDGE über das Mobilfunknetz weitergeleitet werden. Ferner sind sämtliche erfassten Messwerte in der jeweiligen Messstation zu speichern. Sollte es im Mobilfunknetz zu einem längeren Verbindungsabbruch kommen, ist auf diese Weise sichergestellt, dass keine Daten verloren gehen.

Weil sich die entlang des Rohrleitungsnetzes aufgebauten Stationen meist in schwer zugänglichem Gelände befinden, stellt die Einsatzplanung der sie überprüfenden Mitarbeiter eine große Herausforderung dar. Thomas Hauswald, Leiter Standort Bitterfeld und Rohrleitungsnetze bei Linde Gas, hat sich deshalb für ein zentrales System ausgesprochen, das auch eine nachträgliche Abfrage der Daten aus den Messstationen ermöglicht. Das System soll die Anfragen des Datenmanagementsystems entgegennehmen und die erforderlichen Daten gezielt aus den Stationen zusammenstellen. Die aufbereiteten Daten werden dem Datenmanagementsystem dann zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt. Damit „speichernde Protokolle“ verwendet und alle Messwerte in den Außenstationen archiviert werden können, müssen die installierten Steuerungen eine bestimmte Leistungsfähigkeit und Speichergröße aufweisen.

Die entlang des Rohrleitungsnetzes befindlichen Messstationen nehmen gezielt die relevanten Messwerte auf, die für die spätere Abrechnung der Endverbraucher notwendig sind und dem Betreiber eine systemweite Diagnose erlauben. Kai Schwarz, Projektleiter bei Actemium Cegelec, der für die Umsetzung des Projekts verantwortlich war, hat sich in puncto Datenübertragung für die Fernwirklösung Resy+ von Phoenix Contact entschieden. Um möglichen Verbindungsabbrüchen im Mobilfunknetz entgegenzuwirken, werden die Messstationen über das genormte Protokoll IEC 60870-5-104 via VPN-Tunnel (Virtual Private Network) an das Datenmanagementsystem angebunden.

Durch die Nutzung des Event-basierten Standards lassen sich die Daten bei kurz- fristigen Kommunikationsunterbrechungen zwischenspeichern und nach der Wiederherstellung der Verbindung an das Datenmanagementsystem senden. Zudem beugt die Lösung einem akuten Datenverlust vor, indem sämtliche erfassten Messwerte zusätzlich auf der externen SD-Karte der Steuerung abgelegt werden.

Bei längeren Ausfällen im Mobilfunknetz kann nicht sichergestellt werden, dass alle Daten vollständig von der Außenstation an das Datenmanagementsystem übermittelt worden sind. Im Fall eines Datenverlusts mussten die Service-Mitarbeiter in der Vergangenheit zu den betroffenen Stationen fahren, die fehlenden Daten manuell aus den Aufzeichnungen der Steuerung auslesen und anschließend in das Datenmanagementsystem einpflegen. Diese Vorgehensweise ist nicht nur kostenintensiv, sondern stellt den Betreiber hinsichtlich der Einplanung des Wartungspersonals vor hohe Anforderungen. Deshalb hat Actemium Cegelec an zentraler Stelle das Resy+-Data- Management in die Lösung integriert. Dabei handelt es sich um einen Windows-Dienst, der auf einem industriellen Box-PC läuft und dem Datenmanagementsystem die wesentlichen Funktionen bereitstellt, die zum nachträglichen Auslesen von Daten erforderlich sind.

Zu diesem Zweck generiert das Datenmanagementsystem eine Anfrage mit den notwen- digen Informationen – wie der IP-Adresse der Außenstation sowie dem genauen Zeitraum, aus dem die Daten benötigt werden – und schickt sie an den Data-Management-Dienst von Resy+. Der Dienst holt die angeforderten Daten von der jeweiligen Station und konvertiert die relevanten Werte in das vom Betreiber favorisierte Format. Mit der erzeugten Ergebnisdatei kann das Datenmanagementsystem die vorhandenen Aufzeichnungen dann um die fehlenden Informationen ergänzen. Die Daten werden durchgängig via FTP (File Transfer Protocol) zwischen dem Datenmanagementsystem, dem Data-Management-Dienst und den Außenstationen ausgetauscht. Da die Kommunikation ebenso über das Mobilfunknetz erfolgt, in dem möglicherweise Verbindungsabbrüche auftreten können, stellt die Lösung aussagekräftige Diagnoseinformationen in Form einer Textdatei für den Benutzer zur Verfügung.

Auch bei der Hardware haben sich Linde Gas und Actemium Cegelec für Komponenten und Systeme von Phoenix Contact entschieden. So werden in allen Messstationen Modems vom Typ PSI-Modem-GSM/ETH installiert, die die Netzwerkverbindung aufbauen. Die hoch performanten Geräte unterstützen industrielle Ethernet-Netzwerke, über die sich sensible Daten sicher via GSM-Netz übertragen lassen.

Als Steuerungstechnik kommen Inline Controller vom Typ ILC 170 ETH 2TX zum Einsatz. Die Kleinsteuerung der 100er-Leistungsklasse kann je nach Bedarf flexibel um digitale und analoge Ein- und Ausgänge erweitert werden, die ebenfalls Bestandteil des Inline-Installa- tionssystems in Schutzart IP 20 sind. Das Resy+-Data-Management läuft als Windows-Dienst auf einem Industrie-Box-PC vom Typ VL BPC 1000. Das lüfterlos konzipierte Gerät ist mit einem energieeffizienten Intel-Atom-Prozessor sowie einen RAM-Arbeitsspeicher von 2 GB ausgestattet. Die beiden in den Box-PC integrierten Ethernet-Controller ermöglichen außerdem eine genaue Trennung zwischen den Messstationen und dem übergeordneten Datenmanagement-System.

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