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wlb - Wasser, Luft und Boden 4/2015

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TRENDTHEMA I

TRENDTHEMA I IT-SICHERHEIT IN VERNETZTEN SYSTEMEN Senkung der Engineering-Kosten Funktionsbaustein-Bibliothek für die Wasser- und Abwasserbranche Joel Stratemann Die Wasserwirtschaft ist durch steigende Anforderungen, sich ständig verändernde Prozesse sowie immer neue Gesetze gekennzeichnet. Diesen Herausforderungen kann durch intelligente Technologien und leistungsfähige Automatisierungstechnik begegnet werden. Doch neben ihren zahlreichen Vorteilen erweisen sich derartige Lösungen als komplex. Zudem gestaltet sich ihre Integration in historisch gewachsene Anlagen und Strukturen schwierig. Autor: Joel Stratemann, Industry Management Infrastructure, Geschäftsbereich Industry Solutions, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont Einheitliche Interfaces und durchgängige Systeme sollten die Möglichkeit bieten, die Kosten für das Engineering sowie die eigentliche Modernisierung zu senken. Außerdem vereinfacht eine standardisierte und anwenderfreundliche Baustein-Bibliothek wie Waterworx den Einsatz moderner Technologie, da komplexe Feldgeräte über vorgefertigte Bausteine und festgelegte Schnittstellen in das Netzwerk eingebunden werden. Die Prozess-Bibliothek Waterworx 2.0 unterstützt die Automatisierung von Abwasser- und Trinkwasser-Betrieben, weshalb sie Funktionen aus beiden Bereichen umfasst. Bei der Entwicklung der Baustein- Bibliothek zielte Phoenix Contact darauf ab, die tägliche Arbeit der Nutzer zu erleichtern, die direkt in der Automatisierungsebene beschäftigt sind. Damit die Benutzer sicher mit den zur Verfügung gestellten Funktionsbausteinen arbeiten können, beinhaltet die Bibliothek eine umfangreiche Dokumentation. In diesen Unterlagen sind alle implementierten Bausteine vollständig beschrieben. Darüber hinaus werden typische Anwendungsfälle Schritt für Schritt sowie einfach verständlich erläutert. Auf diese Weise können die Mitarbeiter selbst selten auszuführende Tätigkeiten einfach realisieren. Planer profitieren von der Baustein-Bibliothek, weil sie so einen Standard ausschreiben können, aus dem ein einheitlicher und anwenderfreundlicher Programm-Code resultiert. Systemintegratoren bietet die Bibliothek zudem die Möglichkeit, auf getestete Funktionsbausteine zurückzugreifen, was den Engineering-Aufwand deutlich minimiert. Vielfältige Funktionen Eine einheitliche Software zur Programmierung sämtlicher Steuerungssysteme sowie zur Inbetriebnahme eröffnet dem Anwender weitere Vorteile. Die Prozess-Bibliothek umfasst eine Vielzahl von Funktionen für unterschiedliche Anlagenteile. So kann aus den standardisierten Bausteinen ein genau auf die bestehende Anlage zugeschnittenes Projekt zusammengestellt werden. Dazu setzt sich die Software aus verschiedenen Bibliotheken zusammen, die thematisch geordnet sind. Neben zahlreichen Funktionen für die Antriebstechnik sind umfangreiche Regler zur Ansteuerung der Aggregate implementiert. Weitere Bibliotheken bündeln alle Funktionen für Messungen oder grundsätzliche Basisfunktionen wie PID-Regler oder Zeitschaltuhren, die sich nicht in die übrigen Kategorien einordnen lassen. Einfache Entschlüsselung In den wasserwirtschaftlichen Anlagen kommen unterschiedliche Feldbussysteme zum Einsatz, die dem Auslesen und Steuern der Umrichter dienen. Über die Bussysteme werden komplexe Datenstrukturen mit vie- 26 wlb 4/2015

Vorgefertigte Objekte in der Entwicklungsumgebung des Leitsystems sind speziell auf die einzelnen Funktionsbausteine in der Applikation abgestimmt len verschiedenen Prozessdaten ausgetauscht und für eine effiziente Kommunikation verschlüsselt. Die Prozess-Bibliothek nimmt die Entschlüsselung der Prozessdaten bereits in den vorgefertigten Bausteinen vor. Dieses Vorgehen, das gemeinsam mit den Herstellern der Komponenten getestet worden ist, reduziert den Zeitbedarf zur Einbindung der Geräte erheblich. Kommunikationstechnisch unterstützt Waterworx unterschiedliche Bussysteme. Durch die Verwendung der neuen Prozess-Bibliothek gestaltet sich die Ansteuerung der Aggregate somit einfacher, da es in den Bausteinen gleiche Funktionen gibt. Darüber hinaus sind die Ein- und Ausgänge einheitlich benannt und es wird auf die Nutzung komplizierter Strukturen verzichtet. Weitere Hilfestellung erhält der Anwender durch die ausführlichen Dokumentationen zu den Funktionen und deren Einsatz. Schnelle Anbindung Nachdem die Feldgeräte erfolgreich an der Automatisierungstechnik in Betrieb genommen worden sind, müssen sie im nächsten Schritt im Leitsystem visualisiert werden. Durch die in die Bausteine integrierte Visualisierungs-Schnittstelle lassen sich die Komponenten mit geringem Aufwand an das Leitsystem anbinden. Die Schnittstelle zwischen den einzelnen Objekten baut dabei auf dem OPC-Protokoll auf. Vorgefertigte Objekte in der Entwicklungsumgebung des Leitsystems Atvise sind speziell auf die einzelnen Funktionsbausteine in der Applikation abgestimmt und verfügen über dieselben Prozessvariablen. Der Anwender benötigt nur wenige Mausklicks, um die Visualisierungsobjekte in der Software zu platzieren und mit den in der Applikation verbauten Aggregaten zu koppeln. Auf diese Weise werden mögliche Ganzheitliche Betrachtung von IT-Sicherheit Als Initiative der Unternehmen Danfoss, Endress + Hauser, Phoenix Contact und Videc stellt Aqua Automation ein ganzheitliches und herstelleroffenes Prozessleitsystem für die Wasserwirtschaft zur Verfügung. Ergänzend dazu befassen sich die Partner mit dem Thema IT-Sicherheit. Als umfassender Lösungsanbieter für wasserwirtschaftliche Anwendungen beschäftigt sich Phoenix Contact schon seit einiger Zeit mit IT-Sicherheit und hat die branchenspezifischen Anforderungen in sein Produkt-Portfolio einfließen lassen. Ein breites Angebot an Ethernet-Komponenten bildet dabei die Grundlage für den industriellen Datenaustausch. Den Aspekt der Zugriffssicherheit können Betreiber einer kritischen Infrastruktur mit den Security Appliances der Produktfamilie FL MGuard abdecken. Die Geräte ermöglichen den Aufbau virtueller Netzwerke auf Basis von OpenVPN und IPsec. Auf diese Weise ist die Anwendung vor dem unbefugten Eindringen unautorisierter Personen geschützt. Abgerundet wird die Kommunikationslösung durch Modems, die die Anbindung von Fernwirkstationen absichern. Das durchgängige Übertragungskonzept basiert auch hier Joel Stratemann auf der verschlüsselten Kommunikation via OpenVPN und IPsec. Videc geht das Thema IT-Sicherheit aus der Sicht der Automatisierung an. Mit Irma, einer Software zur Analyse von Netzwerkstrukturen, lässt sich der Datenaustausch aufzeichnen und es können Kommunikationsregeln bestimmt werden. So hat der Betreiber einer kritischen Infrastruktur die Möglichkeit, den Datenverkehr zu analysieren, zu reglementieren und den gesamten Kommunikationsablauf zu protokollieren. Mit dem beschriebenen Angebot versuchen die Aqua-Automation-Partner die gesetzlichen Rahmenbedingungen ganzheitlich anzugehen und in das herstelleroffene Konzept der Initiative zu integrieren. Fehlerquellen ausgeschlossen und die für die Implementierung der Aggregate erforderliche Zeit wird minimiert. Zusammenfassend lässt sich also feststellen, dass die Prozess-Bibliothek Waterworx 2.0 in Kombination mit den Visualisierungsobjekten für Atvise zu einer einfachen und schnellen Einbindung der Feldgeräte verschiedener Hersteller in bestehende Applikationen beiträgt. Die vorgefertigten Bausteine und Visualisierungsobjekte mit aufeinander angepassten Schnittstellen senken Fehler bei der Implementierung sowie die Engineering- Kosten deutlich. www.phoenixcontact.de wlb 4/2015 27