Remote Communication
S7-basierte Fernwirktechnik für die Prozessindustrie
Um räumlich weit verteilte Automatisierungsstationen über ein zentrales Leitsystem zuverlässig überwachen und steuern zu können, müssen alle Komponenten aufeinander abgestimmt sein. Dabei werden speziell für die Simatic S7 neue Impulse im Bereich der Fernwirktechnik angeboten.
Aufgrund der rasant voranschreitenden Verstädterung, der steigenden Bevölkerungszahl sowie der weiter wachsenden Dezentralisierung der Energieerzeugung, stehen Anlagenbauer von Versorgungssystemen für Wasser/Abwasser, Gas und Fernwärme vor großen Herausforderungen. Diese müssen die Systeme zukünftig größer und flexibler auslegen und dabei einen hohen Qualitätsstandard einhalten. Eine wichtige Rolle spielt dort die Fernwirktechnik zur Anbindung von Außenstationen (Remote Terminal Units=RTUs) an die Leitstelle. In Abhängigkeit von den Anforderungen, ob einfache Überwachungs- und Steuerungsaufgaben oder umfangreiche Prozessautomatisierungen realisiert werden sollen, kommen unterschiedliche Systeme und Übertragungsmedien zum Einsatz. Auf Basis der S7-Steuerungstechnik lassen sich RTUs flexibel in die Leitstelle einbinden sowie umfangreiche Fernwirksysteme mit vernetzten Strukturen aufbauen. Sollen umfangreiche Fernwirkaufgaben für die vollautomatische Überwachung und Steuerung und in Verbindung mit einer oder mehreren Leitzentralen realisiert werden, kommen Telecontrol-Systeme zum Einsatz. Es werden meist Remote-Stationen mit Steuerungen der mittleren/oberen Leistungsklassen eingesetzt, wobei auch die Kleinsteuerung S7-1200 immer weiter in diesen Bereich vordringt. Die Systeme sind häufig redundant ausgelegt und werden der Kategorie ‚Telecontrol Professional‘ zugeordnet.
Die SPS wird zur RTU
Die Grenzen zwischen einer klassischen RTU und einer SPS verschwinden zunehmend. Mit der S7-1200 hat Siemens eine SPS speziell für einfache Automatisierungsaufgaben eingeführt, und durch einen modularen Ansatz den Weg für den Einsatz von Fernwirkmedien und einer Vielzahl an Protokollen geebnet. Die Projektierung und die Programmierung erfolgt mit TIA Portal Step 7. Die für Fernwirklösungen oft notwendige Archivierung von Anwendungsdaten lässt sich dabei über vorbereitete Mechanismen innerhalb der Steuerung implementieren. Wesentlicher Bestandteil bei der Umsetzung ist die Übertragung der Daten von der RTU zur Zentrale. Aufgrund der hohen Anforderungen an Datenkonsistenz, Zwischenspeicherung im Verbindungsausfall bzw. zeitfolgerichtige Einordnung der Werte entsteht ein hoher Aufwand, wenn der Applikationsingenieur dies im Programm umsetzen muss. Die Lösung dafür ist die Verwendung von Komponenten, die all diese Anforderungen bereits von selbst umsetzen, ohne zusätzlichen Programmieraufwand. So gibt es für die S7-1200 bereits Kommunikationsmodule, die dies erfüllen. Durch Anstecken des Moduls CP1243-1 verwandelt sich die Steuerung in eine RTU. Alle in der Steuerung relevanten Messwerte oder IOs können direkt an die Leitstelle übertragen werden. Welche Werte das sind, wird in der Projektierung einmalig festgelegt. Dafür bietet Step7 die ‚Datenpunktkonfiguration‘. Die für die Leitstelle relevanten Daten der CPU werden über ein ‚Item Browsing‘ in Step7 ausgewählt und dann mit den Übertragungsparametern verbunden. Eine zyklische oder ereignisgesteuerte Übertragung von Messwerten, Sollwerten oder Alarmen ist so mit nur wenigen Handgriffen umsetzbar.
Lückenlose Datenaufzeichnung
Werden öffentliche Fernverkehrsnetze wie Internet oder Mobilfunk zur Übertragung von Daten zur Leitstelle verwendet, ist es notwendig, sich auch gegen Verbindungsausfälle abzusichern. Messwerte, die aufgrund eines gestörten Kommunikationsweges nicht in der Leitstelle ausgewertet werden, führen zu verfälschten Messwertreihen oder im schlimmsten Fall zu einer Störung, die nicht erkannt wird. Um dies zu vermeiden, sind in den S7-Fernwirkbaugruppen automatische Mechanismen zur Zwischenspeicherung integriert. Im Falle eines Verbindungsausfalls werden bis zu 64.000 Werte automatisch zwischengespeichert. Um eine spätere historisch korrekte Einordnung der Werte zu gewährleisten, werden die Werte bei der Zwischenspeicherung mit einem aktuellen Zeitstempel versehen. Bei wiederkehrender Verbindung werden die gepufferten Werte in der historisch korrekten Reihenfolge und mit Zeitstempel automatisch zur Leitstelle übertragen, womit Verbindungsunterbrechungen bis zu ca.48h überbrückt werden können.
