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Eine cloudbasierte Lösung führt einfach zu einer Fernwartung, fast als wäre man direkt vor Ort

SPS-Programmierung aus der Ferne

01 Mit dem cloudbasierten Datenportal Netbiter Argos lassen sich Alarme genauso visualisieren, wie Trends oder Dashboards

02 Das 3G/Ethernet-Gateway integriert die Feldkomponenten automatisch in Argos

03 Netbiter ermöglicht die Überwachung verteilter Liegenschaften mit nur einem Programm

Bei der Fernwartung und -steuerung von Gebäuden, Maschinen und Anlagen kommen häufig VPN-Router (Modems) zum Einsatz. Die Konfiguration der notwendigen VPN-Verbindungen ist für Anwender mit wenigen IT-Kenntnissen jedoch eine schwierige Aufgabe. Die cloudbasierte Fernwartungslösung Netbiter von HMS ermöglicht hingegen einen einfachen und zugleich sicheren Einstieg in die Fernwartung und die SPS-Fernprogrammierung.

Anwender, die aus der Ferne auf Daten aus Gebäuden, Maschinen oder Anlagen zugreifen wollen, haben ganz unterschiedliche Anforderungen. Während der eine den Fernzugriff nur zur Fernprogrammierung nutzt, will der andere auch noch aus der Ferne steuern und Parameter optimieren und wieder ein anderer die Prozessdaten analysieren. Eines haben jedoch alle gemeinsam: Sie wollen möglichst einfach auf die Daten zugreifen, ohne dabei auf ein hohes Maß an Sicherheit verzichten zu müssen. Ideal wäre zudem eine modulare Lösung, bei der sich einzelne Komponenten nach Bedarf ergänzen lassen. Auch wenn ein Anwender heute nur eine Fernprogrammierung benötigt, kann es sein, dass er bei veränderten Anforderungen auch ohne großen Aufwand Fernsteuerung, Trendanalysen, Alarmierung und Visualisierung nutzen möchte. Mit dem Fernüberwachungssystem Netbiter bietet HMS die passende Lösung für diese Ansprüche.

Verbindungsaufbau mit höchster Sicherheit
Um aus der Ferne auf die Automatisierungskomponente einer Anlage zugreifen zu können, sollte diese idealerweise eine feste IP-Adresse bekommen. Je nach Anwendungsfall ist diese aber teurer als es der Nutzen rechtfertigt. Aus der Ferne eine VPN-Verbindung zu einem Gerät ohne feste IP-Adresse herzustellen, ist zwar möglich, aber aufwendig und erfordert einiges IT-Know-how. Schließlich gibt es eine Vielzahl an VPN-Methoden, die nicht miteinander kompatibel sind, wie PPTP, „IPsec/L2TP“, „openVPN“ oder TLS/SSL. Mit Netbiter geht HMS daher einen anderen Weg: Wesentliche Komponenten bei dem Verbindungsaufbau ist das cloudbasierte Datenportal Netbiter Argos (Bild 1), das allen Anwendern der Lösung gleichermaßen zur Verfügung steht. Das Netbiter Gateway EC350 verbindet das Argos-Portal mit der Automatisierungskomponente im Feld (Bild 2). Das Gateway wird vor Ort, also im Gebäude oder der Anlage, über eine serielle oder Ethernet-Schnittstelle mit dem Automatisierungsgerät verbunden. Anschließend verbindet es sich über Mobilfunk oder Ethernet automatisch mit dem Datenportal und sendet in regelmäßigen Abständen alle für die Kommunikation notwendigen Informationen wie beispielsweise seine aktuelle IP-Adresse. Geeignete Verschlüsselungsprotokolle sorgen für die notwendige Sicherheit. Über das Datenportal kann der Anwender jedes Automatisierungsgerät, auf das er aus der Ferne zugreifen möchte, mit einem feststehenden symbolischen Namen erreichen. Er loggt sich beispielsweise von seinem PC oder seiner Leitwarte aus im Fernwartungsportal über Standard-Webbrowser ein und erhält dann automatisch Zugriff auf seine Automatisierungskomponente. Die aufwendige Suche nach der richtigen IP-Adresse für den Fernzugriff entfällt so komplett.

Unterschiede zur VPN-Kommunikation
Während ein Zugriff über VPN oft „alles oder nichts“ bedeutet, lassen sich in der Portallösung Benutzerrechte definieren. Somit können verschiedene Personen Zugriff auf die Automatisierungskomponente mit unterschiedlichen Berechtigungen erhalten. Während der eine nur Zugang zur Datenvisualisierung erhält, kann der nächste darüber die Anlage fernsteuern. Sogar die Parametrierung oder die Programmierung aus der Ferne sind möglich. Aus Sicherheitsgründen müssen sich Mitarbeiter, die fernprogrammieren wollen, separat anmelden und eine Handynummer angeben. Für jeden Programmiervorgang loggen sie sich dann zuerst im Portal ein und fordern anschließend, ähnlich wie beim Online-Banking, eine Art TAN an, die ihnen per SMS an die angegebene Handynummer geschickt wird. Erst mit dieser TAN ist es dann möglich, die Anlage zu programmieren. Während man bei VPN zu jeder Automatisierungskomponente eine eigene Verbindung aufbauen muss, sind im Portal Automatisierungskomponenten, die gegebenenfalls auch weit verteilt sind, in einem Projekt zusammengefasst. Nach dem Log-in kann man deren Parameter einzeln steuern und überwachen. Dienstleister, die beispielsweise die Fernwartung mehrerer Gebäude oder Anlagen übernehmen, können sich an zentraler Stelle alle Projekte gleichzeitig anzeigen lassen. Auch das Vergleichen beispielsweise von zwei Zählern in unterschiedlichen Gebäuden wird so viel einfacher möglich. Da das System den Onlinestatus des Netbiter Gateways regelmäßig abfragt, wird der Spannungsausfall einer Anlage sofort bemerkt. Das Portal setzt dann automatisch einen Offline-Alarm als E-Mail oder SMS ab.

SPS-Fernprogrammierung integriert
Die Portallösung Netbiter arbeitet herstellerunabhängig, sodass sich damit Automatisierungsgeräte verschiedener Hersteller verbinden lassen. Die Verbindung zwischen dem EC350 Gateway und dem Automatisierungsgerät erfolgt entweder seriell (RS-232, RS- 485) oder über Ethernet. Für den Zugriff auf die Daten beziehungsweise die Programme der angeschlossenen Automatisierungskomponenten unterstützt das Gateway viele verschiedene Protokolle und Zugriffsmechanismen. Damit sich der Anwender nicht mit den Details dieser Kommunikation auseinandersetzen muss, kann man bei der Konfiguration der Verbindung das angeschlossene Gerät aus einer Liste freigegebener Steuerungen auswählen. Im ersten Schritt werden Steuerungen von Siemens und Rockwell Automation unterstützt. Die Liste der freigegebenen Steuerungen erweitert HMS jedoch kontinuierlich. Für die Fernprogrammierung der SPS-Steuerungen werden die vom jeweiligen SPS-Hersteller vorgesehenen Programmiersysteme benutzt, also das TIA-Portal für die Siemens Steuerungen und „RSNetWorx“ für die Rockwell-Steuerungen. Das Gateway EC350 bietet im Vergleich zu den Vorgängermodellen EC250, EC220 und EC150 eine um das zwanzigfache erhöhte Übertragungsgeschwindigkeit, da es neben GSM/GPRS auch UMTS unterstützt. Es können fünf verschiedene 3G-Frequenzbereiche genutzt werden. Durch die Integration unterschiedlicher Mobilfunkstandards in einem Gerät lässt sich das Gateway weltweit in nahezu jeder Anwendung einsetzen. Wo Kommunikationsleitungen vorhanden sind, können die Daten selbstverständlich auch leitungsgebunden per Internet übertragen werden. Zwei voneinander getrennte Ethernet-Schnittstellen (WAN und LAN) ermöglichen die sichere Kommunikation mit dem Feldequipment. Über eine größere Anzahl digitaler Ein- und Ausgänge lassen sich nun noch mehr Signale und Sensoren direkt am Gateway anschließen.

Skalierbare Gesamtlösung
Zu der modular aufgebauten Gesamtlösung gehört das Gateway (Netbiter Easyconnect), ein Daten-Hosting-Service (Netbiter Argos) und ein Webportal als Benutzeroberfläche. Eine Einsteigerlösung kann beispielsweise nur aus dem Gateway und einem Zugriff über das Datenportal für die Fernprogrammierung einer Anlage bestehen. Wenn auch Condition Monitoring und Projektverwaltung gefragt sind, lässt sich die Einsteigerlösung unkompliziert um Portalfunktionen, wie eine grafische Benutzeroberfläche (GUI), Alarme und Benachrichtigungen, einfache Tools zur Trendanalyse sowie ein Projekt- und Nutzermanagement, erweitern. Zudem stehen Funktionen wie Datenreports, API-Integration (Webservices) oder verschiedene Entwicklungstools zur Verfügung. Die Spitze der Möglichkeiten bilden schließlich kundenspezifisch angepasste Lösungen bestehend aus individueller Soft- und Hardware. Sei es Fernprogrammierung, -überwachung oder -steuerung, im modularen Gesamtpaket lässt sich für jede Anwendung die passende Lösung über das HMS Solution Center zusammenstellen. Aber auch in einem anderen Punkt bietet die cloudbasierte Fernüberwachung Flexibilität. So lassen sich mit ein und demselben Portal beliebig viele Projekte verwalten. Wer beispielsweise als Dienstleister verschiedene Liegenschaften oder Anlagen fernüberwacht, muss dazu nicht mehrere Programme parallel betreiben (Bild 3). Vielmehr können im Datenportal in verschiedenen wählbaren Übersichten zum Beispiel die Alarme aller Projekte gleichzeitig dargestellt werden. (no)

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Autor:
Dipl.-Ing. Michael Volz ist Geschäftsführer der HMS Industrial Networks GmbH in Karlsruhe. mv@hms-networks.de