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Datenübetragung für die Netzleittechnik: von der zentralen Prozessführung über die Leitwarte bis zum Stellglied

Überwachung und Steuerung in Energietransportnetzen

19. April 2011, 10:10 Uhr | Peter Schunk, KEYMILE

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Fortsetzung des Artikels von Teil 3

Industrial ETHERNET

Ohne auf die gesamte Entwicklung der Ethernet-Technik eingehen zu wollen, kann man heute feststellen:

Ethernet ist in der gesamten IT-Technik und damit natürlich auch im Büroumfeld, nicht mehr wegzudenken
Ethernet als Schnittstelle von Geräten und das dort verwendete Protokoll TCP/IP erlauben den Aufbau herstellerunabhängiger Strukturen
Die Geschwindigkeit der Datenübertragung an der Ethernet-Schnittstelle ist in weitem Bereich skalierbar (10/100/1000 MBit/s)

Diese Vorteile gegenüber anderen Techniken führten vor ca. zehn Jahren zur Entwicklung des Industrial Ethernet. Vorbild war die weit verbreitete Nutzung von Ethernet in den LANs von Unternehmen. Klugerweise führte man keine Änderungen am Verhalten der Schnittstellen ein und auch die Protokolle für die Übertragung wurden nicht geändert. Nun ist die Welt der Industrie, auch der Gas- und Wasserwirtschaft, kein Büro mit Teppichboden. Das wichtigste Merkmal der Verbindung moderner Datentechnik wie der IP-Technik und dem Einsatz im Felde ist die Verwendung von für die Industrie geeigneten Komponenten:

Geeignete Steckverbindungen beispielsweise für IP67 bei Außeneinsatz
Geräte wie Switche, MODEMs und Router für erhöhte Temperatur (-25…+70°C)
Verkabelung mit entsprechender Beständigkeit (Öl, UV-Strahlen)
Störimmunität bei elektrischer Beeinflussung und bei Vibrationen

Mit schneller Verbreitung des Industrial Ethernets fand auch die gesamte Prozesstechnik hier Zugang. Der Bereich der Fernwirk- und Leittechnik ist heute ohne Ethernet fast nicht mehr denkbar.

Im Gegensatz zur IEC 60870-5-101, die Verbindungen über serielle Schnittstellen aufbaut, ermöglicht die IEC 60870-5-104 Schnittstelle die Kommunikation über Netzwerke mit Ethernet-Schnittstellen. Das Fernwirkprotokoll IEC 60870-5-104 eignet sich auch als Feld- oder Stationsbus. Der Einsatz als Stationsbus ermöglicht dabei auch eine direkte Kommunikation zwischen einzelnen Geräten.

Es ist offenbar, dass eine durchgehende Verwendung des Ethernets deutliche Vorteile in der gesamten Prozesskette bietet. Natürlich müssen effiziente Sicherheitsmechanismen, etwa klar geregelte Zugangsrechte und Sicherheitsstrukturen wie Firewalls, vor einem Eindringen von außen schützen. Auch innerhalb eines Unternehmens ist die sorgfältige Netzplanung nach Aufgabenbereichen und Zuständigkeiten selbstverständlich.

Der künftige Ausbau mit erweiterten Funktionen wie Video-Überwachung oder der Umbau der Telefonnetz-Infrastruktur auf Voice over IP (VoIP) ist bei einem einmal installierten, auf Ethernet-Technik basierenden SCADA-Netz ohne die Probleme einer Netzanpassung möglich. Allerdings: Ein mit Ethernet aufgebautes Netz benötigt, bei aller Flexibilität, einen etwas höheren Datendurchsatz als ein gutes, altes Fernwirk-Übertragungsnetz mit bitweiser Übertragung.