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01 Für den Einsatz in der Petrochemie geeignet: Die Polaris-Panel-PC von Bartec

Prozessvisualisierung im Ex-Bereich

02 Aufgrund der hohen Sicherheitsanforderungen des Kunden wird als Alternative zum Windows Explorer die von Bartec eigenentwickelte Zero-Client-Shell in Kachel- Optik verwendet. Im Bild: Der Administrator-Modus mit allen zur Verfügung stehenden Funktionalitäten

03 Der User-Modus: Es stehen nur die Funktionalitäten zur Verfügung, die via Rechtevergabe mit dem Passwort hinterlegt wurden und die der Benutzer für seinen Arbeitsablauf benötigt

04 Die Server befinden sich im Nicht-Ex-Bereich und die Polaris-Geräte als Clients im Ex-Bereich

Ex-geschützte Panel-PC zur Steuerung und Visualisierung von Prozessen vor Ort machen Maschinen und Anlagen bedienfreundlich, hoch verfügbar und kosteneffizient. Bartec hat bei seiner Polaris-Baureihe zudem großen Wert auf Security gelegt und trägt diesem Aspekt mit verschiedenen Sicherheitsmechanismen Rechnung.

Die Aufgabe von Panel-PC zur Prozessvisualisierung ist die Anzeige und die Darstellung von Prozessdaten sowie die Bedienung einer verfahrenstechnischen Maschine oder Anlage. Dabei sind die Anforderungen an moderne Visualisierungsgeräte sehr vielfältig: Neben dem Bedienkomfort wird vor allem auf die hohe Verfügbarkeit und Kosteneffizienz über die gesamte Lebensdauer großer Wert gelegt. Diesen Kundenwünschen kommt Bartec mit seiner Panel-PC-Serie Polaris nach. Sie stehen in sechs verschiedenen Größen und mit unterschiedlichen Eingabeoberflächen zur Verfügung. Ferner sind die Visualisierungssysteme für den Einsatz im Ex-Bereich für die Zonen 1 und 2 sowie 21 und 22 zugelassen.

In der Petrochemie im Einsatz
Aufgrund der genannten Eigenschaften und Zulassungen für den Ex-Bereich eignen sich die Panel-PC auch gut für den Einsatz in der Chemie, Petrochemie usw. So setzt ein Kunde aus dem petrochemischen Bereich beispielsweise 12,1-Zoll-Widescreen-Touchpanel der Polaris-Professional- Serie (Bild 1) ein. Sie sind ideal für die Bedienung komplexer Maschinen oder einfacher Anlagen der mechanischen Verfahrenstechnik geeignet. In der Anlage werden die acht Touchpanels dazu genutzt, die Befüllung der Waggons in der petrochemischen Betankungsanlage eines Öldepots zu steuern und zu beobachten. Dabei sorgen die Auflösung der Geräte mit 1 280 × 800 Bildpunkten und die Helligkeit von 400 cd/m2 für einen optimalen Überblick. Daneben gewährleistet die neue Displaytechnologie auch bei großem Betrachtungswinkel einen guten Kontrast. Über die Ethernet-Schnittstelle der Touchpanels können einzelne Computer oder Netzwerkgeräte an ein bestehendes lokales Netzwerk (LAN) angebunden werden. Als Betriebssystem ist Windows 7 Embedded vorinstalliert. Generell wurden die Polaris-Geräte für den Fronteinbau konzipiert. In der genannten Applikation kommen sie allerdings als fertige Systemlösung zum Einsatz, in diesem Fall im Edelstahlgehäuse für Bodenmontage mit Standfuß. Alle Panel-PC sind in der Zündschutzart q (Sandkapselung) ausgeführt. Die elektrischen Anschlüsse erfolgen über einen Klemmraum der Zündschutzart e (erhöhte Sicherheit) und Zündschutzart i (Eigensicherheit). Die Bedienfront ist mit Polyesterfolie überzogen, die sicheren Schutz vor Spritzwasser bietet. Dadurch erfüllt die Bedienfront Schutzklasse IP65.

Sicherheit im Fokus
Der Sicherheit kommt bei der Nutzung des Steuer- und Bediensystems für die Befüllung der Waggons eine besondere Bedeutung zu. Entsprechend galt es, den Systemaufbau so zu konzipieren, dass mögliche Gefahren die vom Benutzer oder dem Netzwerk ausgehen, weitgehend vermieden werden. Auf Benutzerebene können Gefährdungen des Systems beispielsweise durch Fehleingaben oder eine Fehlbedienung durch den Bediener oder aber das Einspielen von Fremddaten über die USB-Schnittstelle entstehen. Als Alternative zum Windows Explorer wird deshalb die von Bartec eigenentwickelte Zero-Client-Shell in Kachel- Optik verwendet. Die Funktionalität der Polaris-Geräte kann damit auf ein sinnvolles Minimum beschränkt werden. Prinzipiell gibt es bei der Zero- Client-Shell zwei Modi: den User- Modus und den Administrator-Modus (Bild 2). Der User-Modus stellt die minimale Einstellung dar, die der Benutzer für seinen Arbeitsablauf benötigt (Bild 3). Dieser Modus ist standardmäßig beim Start des Geräts aktiv. Im Administrator-Modus können alle verfügbaren Einstellungen für den Benutzer, die Hardware und das System konfiguriert werden. In diesem Modus wird das Gerät zum Beispiel zu Beginn für die konkrete Netzwerkumgebung eingerichtet. Der Wechsel zwischen den Modi ist zeitlich begrenzt. Zusätzlich ist dieser Bereich durch eine Passworteingabe geschützt. Der Administrator hat das Recht, das Passwort zu ändern und zurückzusetzen.

Die Visualisierungsapplikation auf dem Server übernimmt nach Verbindung über das RTP-Protokoll die weiteren Sicherungsaufgaben auf Benutzerebene. Im Fall der petrochemischen Anlage authentifiziert sich der Bediener über sein Passwort und erhält dann Zugriff auf die Funktionen, die er für seine Tätigkeit benötigt. Diese Funktionen werden per „Touch“ auf eine Kachel aufgerufen. Als weiterer Schutzmechanismus ist das Betriebssystem so eingerichtet, dass Datenträger über die USB-Schnittstelle nicht verwendbar sind, da sie geblockt werden. Für Servicezwecke können aber weiterhin eine eigensichere USB-Maus und USB-Tastatur verwendet werden. Neben dem Bediener stellt auch das Netzwerk eine Gefahrenquelle dar. So können sich die Geräte auch darüber, zum Beispiel mit schädlicher Software (Viren, Trojaner oder ähnliche Programme) infizieren. Da jedoch die Zero-Clients im Netzwerk unsichtbar und alle Serverdienste deaktiviert sind, über die das Gerät von Netzwerkseite ansprechbar wäre, werden Cyber-Angriffe effektiv verhindert. Das einzige Protokoll, das zugelassen wird, ist das für die Remote-Funktion benötigte RTP. Der für das Embedded-System verfügbare Enhanced Write Filter (EWF) ist auf den Geräten standardmäßig aktiviert. Er verhindert jeglichen physikalischen Schreibzugriff auf die Systempartition des eingebauten Datenträgers. Daten, die auf die Systempartition geschrieben werden, sind nach Neustart des Systems nicht mehr verfügbar, da sie beim Abschalten gelöscht werden.

Die Visualisierungslösung mit Mehrwert
In der genannten Applikation läuft die Anwendung für das Steuern und Beobachten der Befüllung der Waggons zentral in einem Serverraum ab (Bild 4). Somit können die notwendigen Wartungsarbeiten im Nicht-Ex- Bereich vorgenommen werden, was wiederum Kosteneinsparungen bei der Wartung mit sich bringt. Aufgabe der Zero-Clients ist also die virtuelle Darstellung der Maschine, um diese bedienen zu können. Sollte ein Gerät ausfallen, kann es demzufolge in kurzer Zeit ausgetauscht und wieder konfiguriert werden. Diese schnelle Wiederverfügbarkeit bei eventuellen Ausfällen reduziert Anlagenstillstände auf ein Minimum. (ih)

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Autor:
Hubert Dornberger arbeitet im Softwaredesign Prozessvisualisierung bei der Bartec GmbH in Bad Mergentheim. hubert.dornberger@bartec.de