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Anwendungsgebiete

Die Fernwirkprotokolle nach den Standards IEC 60870-5-101 und IEC 60870-5-104 sind im Kraftwerks-, Energieverteilungs- und Infrastrukturbereich weit verbreitet. Sie ermöglichen die Steuerung und Überwachung von intelligenten Teilkomponenten und Unterstationen durch einen übergeordneten Leitstand. Die Palette dieser Teilkomponenten reicht dabei von Leistungsschaltern, Umrichtern und Energiezählern über Blockheizkraftwerke bis hin zu kompletten Kraftwerken. Der Standard IEC 60870-5-103 wurde speziell für die Kommunikation mit Schutzgeräten definiert. 

 

Produktmerkmale

Der IEC 60870-5 Dienst wird als reine Softwarekomponente auf der Steuerung installiert und benötigt keine spezielle Hardware. Er verwendet die auf der Steuerung vorhandenen seriellen Schnittstellen (-101, -103) bzw. die vorhandenen Ethernet-Ports (-104). Durch die Konfiguration mehrerer Instanzen ist der gleichzeitige Betrieb von -101, -103 und/oder -104 möglich, pro Instanz ist die Funktion als Master oder Slave wählbar. Durch das Anlegen mehrerer Slave-Instanzen kann die Verbindung zu mehreren externen Mastern erstellt werden. Zusätzlich sind pro Instanz mehrere redundante Master möglich. 

 

Client (Master)

Jede Instanz des Masters verbindet sich automatisch mit dem zugewiesenen externen Slave-Gerät, sendet eine Generalabfrage und empfängt sowohl die abgefragten als auch die spontan vom Slave übertragenen Werte. Diese Werte werden als Kanalwerte dargestellt und stehen dem Anwender ohne weiteren Programmieraufwand sofort zur Verfügung. Das Senden von Werten in Befehlsrichtung kann durch einfaches Schreiben auf einen Ausgangskanal erfolgen. Somit lässt sich der Slave so einfach wie ein lokales I/O-Modul bedienen. 

Für komplexere Anwendungen ist ein ereignisgesteuerter Empfang der Slave-Daten möglich. Für spezielle Funktionen wie Uhrzeit des Slaves setzen, Zählerabfrage usw. stehen zusätzlich Bibliotheksfunktionen zur Verfügung.

 

Server (Slave)

Die Informationsobjekte, die der Server in Befehls- und Überwachungsrichtung anbietet, werden über die Konfiguration mit vorhandenen Prozessvariablen der Steuerung verknüpft. Dazu ist keine Änderung des Programmcodes notwendig. Es kann auch für unterschiedliche Clients ein unterschiedliches Datenmodell erstellt werden. 

Zur Reduktion der Kommunikationslast kann eine Schwellwertfilterung aktiviert werden. Werte, die sich außerhalb von definierten Min-/Max-Grenzen befinden, werden als ungültig gekennzeichnet und erst bei Rückkehr in den gültigen Bereich wieder übertragen. Dazu ist keine Implementierung durch den Anwender notwendig. Ein Monitor im SolutionCenter zeigt die aktuell im Server verwendete Konfiguration der Informationsobjekte und den jeweils zuletzt an den Client übertragenen Wert. Die Anmeldung von Clients kann über die Vorgabe einer zulässigen IP-Adresse eingeschränkt werden. Schreibzugriffe können im Sicherheitsprotokoll der Steuerung erfasst werden, die benutzerabhängige Verwaltung der Zugriffsrechte ist auch für IEC 60870 wirksam.

 

Engineering

Für die Konfiguration von Client und Server stehen im SolutionCenter komfortable Werkzeuge zur Verfügung. 

Der Master wird konfiguriert wie ein lokales I/O-Modul, auf dessen Kanälen die Informationsobjekte der externen Geräte in Überwachungs- und Befehlsrichtung dargestellt werden.

Für den Slave gibt es ein Tabelleneditor zur Erzeugung der nach außen sichtbaren Informationsobjekte. Die Anbindung an die Prozessdaten erfolgt durch die Auswahl der entsprechenden SVI-Variablen aus einem Variablenbrowser. Zum Austausch der Konfiguration mit anderen Werkzeugen stehen Import- und Exportfunktionen in ein allgemeines CSV-Format zur Verfügung. 

 

Vorteile

Bestehende Software für Ablaufsteuerung und Regelung muss nicht verändert werden und wird in ihrer Laufzeit nicht beeinflusst. Somit kann auf Endkundenvorschreibungen flexibel reagiert werden, ohne die vorhandene getestete Software zur Steuerung und Regelung der Unterstation zu ändern. Durch Realisierung als fertiger Server mit integrierter Aktualisierungs- und Schwellwertlogik entfällt mühsames Nachbilden der Protokollfunktionen über limitierende PLC-Bibliotheken und der damit verbundene Einarbeitungsaufwand in den Standard. Engineering- und Testaufwand können somit reduziert werden und die integrierte Diagnose verkürzt die Problembehandlung bei Störungen im laufenden Betrieb. 

Die vielfältigen Kommunikationsmöglichkeiten über Feldbusse und Echtzeit-Ethernet, das breite Spektrum an Signalschnittstellen bis hin zur Netzmessung sowie die leistungsfähigen Massenspeicher machen das M1-System in Verbindung mit dem Fernwirkprotokollen der Serie IEC 60870-5-10x für den Einsatz als Steuergerät, Zentralsteuerung, Datenkonzentrator, Datenlogger und Gateway bestens geeignet. 

 

Technische Daten

  • Standardkonforme Umsetzung IEC 60870-5 -101, -103, -104 Client und Server
  • Nachträglich installierbarer Dienst /Softwarelösung
  • Keine Änderung der Anwendungslogik notwendig
  • Vollständig konfigurierbar keine applikationsspezifische Abwicklung über PLC-Bibliotheken erforderlich
  • Konfigurator zur Inbetriebnahme und Monitor zur Diagnose im SolutionCenter
  • Import/Export der Slave-Konfiguration im CSV-Format zum Austausch mit anderen Herstellern
  • Reduktion der Datenmenge über konfigurierbare Schwellwertfilter
  • Anzahl und IP-Adressen erlaubter Clients begrenzbar
  • Protokollierung von Schreibzugriffen im Sicherheitsprotokoll der Steuerung
  • Komfortable und schnelle Inbetriebnahme samt Diagnose ohne Programmieraufwand
  • Das Fernwirkprotokoll kann wie ein einfaches I/O-Modul bedient werden

Systemübersicht

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