Zur kritischen Infrastruktur zählt unbedingt die Erzeugung von Strom und dessen Verteilung. Das Stromnetz wird daher auch als kritischer Pfad bezeichnet – ein aus Sicherheitsgründen in sich geschlossenes System. Doch entlang dieses kritischen Pfads lassen sich unterschiedlichste Zustands- und Leistungsdaten gewinnen, ohne das geschlossene System zu verletzen.
Auch Großverbraucher wie Flughäfen und Industrieunternehmen, die energieintensive Anlagen wie Schmelzöfen oder große Fertigungsstraßen unterhalten, betreiben häufig eigene Energieverteilnetze. Hier ist das Interesse ebenfalls groß, Verbrauchs-, Zustands- und Leistungsdaten zu gewinnen.
Denn mit diesen Daten lässt sich viel Gutes bewirken. Auf der einen Seite die Energieerzeuger, die Leistungsschwankungen in den Netzen idealerweise minimieren, insbesondere um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Auch vor dem Hintergrund, dass die erneuerbaren Energien stark ausgebaut werden sollen, kommt der Datentransparenz besondere Bedeutung zu. Mit ihr entsteht erst eine Informationsgrundlage für den effizienten Ausbau des Stromnetzes.
Auf der anderen Seite haben Großverbraucher großes Interesse daran, mit der Vermeidung von Lastspitzen die Energiekosten zu optimieren. Gleiches gilt für große Infrastruktureinrichtungen, seien es Flughäfen, Bahnhöfe und Bahnlinien oder auch das Übertragungsnetz selbst. Mit den gewonnenen Daten lassen sich diese wirtschaftlicher betreiben und zugleich absichern.
Vielfältig einsetzbar
Ein weiteres Anwendungsgebiet des noch vorzustellenden Ixxat-Systems von HMS: In der Industrie werden Stromverbräuche von großen Anlagen erfasst und verglichen. Abweichungen und Auffälligkeiten geben Hinweise auf technische Probleme sowie Optimierungspotenziale. Ähnliches gilt für Kraftwerksbetreiber und Energieversorger, die Anlagen wie Transformatoren oder Turbinen über Sensoren, beispielsweise in der Temperaturentwicklung, überwachen. Auch aus den Schaltanlagen selbst, dem Stationsbus, können viele Informationen lesend herausgefiltert werden.
Damit wird zugleich der Weg zur vorausschauenden Wartung (Predictive Maintenance) geebnet. Mit geeigneter Software lässt sich die Datenhistorie mit aktuellen Daten abgleichen und auswerten. Ein drohender Ausfall einer Komponente kann so rechtzeitig erkannt und verhindert werden.
Sinnvolle Anwendungen für Datentransparenz entlang der Stromnetze und des technischen Equipments sind somit reichlich vorhanden. Die Frage lautet nun, wie sich diese Datentransparenz erzeugen lässt?
Über Protokoll-Grenzen zur Leitstelle
Ixxat und Webfactory, beides Marken der HMS-Gruppe, bieten dafür eine Komplettlösung an. In der Praxis kommt dabei spezifisches Know-how auf mehreren Ebenen zur Anwendung. Zunächst das Auslesen und Übertragen von Signalen aus den Sensoren, die an den Anlagen bereits vorhanden sind oder im Retrofit installiert werden. Hier werden unterschiedlichste digitale und analoge Signaltypen von den HMS-Lösungen erschlossen. Dazu zählen beispielsweise Informationen zum Maschinenzustand, Umgebungsinformationen bis hin zu Steuerungs- und Nutzdaten aus dem bestehenden System.
An anderer Stelle sind wiederum spezifische Sensortypen aus dem Energiesektor im Einsatz, die beispielsweise die Konzentration eines isolatorischen Gases überprüfen. Dieses wird mitunter als Schutzkomponente in Schaltanlagen eingesetzt. Blitzsensoren, die direkt im Schaltraum platziert sind, um die Bildung von Lichtbögen zu detektieren, müssen drahtlos angebunden werden. Solche Signale können bei Bedarf Wireless-Lösungen von HMS per Bluetooth oder WLAN empfangen und übertragen.
Schnittstellen in alle Richtungen
Im „Grenzgebiet“ von Energiewirtschaft und Industrie besteht eine Vielzahl unterschiedlichster Protokolle mit jeweils spezifischen Stärken. Diese wurden, parallel zu steigenden Datenübertragungsraten, immer wieder modifiziert. Mit dem Ixxat SG-gateway kommt eine weitere Besonderheit der Gesamtlösung zum Tragen. Mit diesem Gateway gelingt es, die heute im Feld vorhandene Vielzahl an Protokollen zu „übersetzen“, Datenströme zu bündeln und diese Heterogenität aufzulösen.
Mit den Ixxat SG-gateways werden die Informationen zugleich an einen Datenspeicher kommuniziert. Dieser Speicher kann die HMS-Cloud, als Bestandteil einer HMS-Komplettlösung, sein oder bereits in der Infrastruktur des Anwenders vorhandene Speicher. Die Kommunikation gelingt wahlweise per Mobilfunk, beispielsweise LTE, oder über vorhandene Datenleitungen (Ethernet). Für die Mobilfunklösung werden die Ixxat Gateways mit einem Anybus (eine weitere Marke von HMS) Bolt gekoppelt, was den Zugang ins Mobilfunknetz ermöglicht. Die Cybersicherheit ist gewährleistet, indem die gesamte Kommunikation in TLS-verschlüsselten VPN-Netzwerken erfolgt.
Aus den Datenspeichern heraus werden die Daten nun von einem SCADA-System abgerufen. Dabei kann es sich um eine browserbasierte Visualisierungslösung der Marke Webfactory handeln, die sich auf einfache Weise den Bedürfnissen der Nutzer anpassen lässt. Damit werden Nutzeroberflächen geschaffen, die eine klare Übersicht über den Zustand der Netze und/oder des Energy-Equipments geben, die einfach zu verstehen sind und beispielsweise kritische Zustände oder Ereignisse deutlich signalisieren oder auch Effizienzanalysen bieten. Somit ist die Datentransparenz von der untersten Ebene bis nach ganz oben in die Leitwarte erzeugt.
Umfang ist frei wählbar
Ein wesentliches Merkmal der HMS-Lösung ist deren Flexibilität – nicht nur was die Anbindung unterschiedlichster Sensoren oder das Lesen und Kommunizieren unterschiedlichster Protokolle betrifft. Diese ist zudem mit dem Equipment aller, auch der großen Anbieter kompatibel. Da die Daten hier wahlweise wie bei einer Datendiode nur lesend übertragen werden können, besteht zudem die Sicherheit, dass der kritische Pfad im produktiven Netz unverletzt bleibt.
Genauso besteht Flexibilität in Hinblick auf den Umfang der Lösung. Sind Teile davon in einem System bereits vorhanden, lässt sich die HMS-Lösung entsprechend an die vorhandenen Komponenten anpassen beziehungsweise skalieren. Das macht das HMS-System auch für Drittanbieter, beispielsweise Sensorhersteller, interessant, die unter eigenem Namen eine Gesamtlösung, einschließlich Cloud, vermarkten können. Unterstützt wird dies durch die einfache Handhabung und Bedienbarkeit des Systems, bis hin zum personalisierbaren Dashboard von Webfactory.
Flexibilität bietet die Lösung außerdem in der praktischen Ausgestaltung. Ein Beispiel dafür ist die Auswertung beliebig vieler Datenpunkte. Ob nun jeder oder nur jeder zehnte Wert kommuniziert werden soll, lässt sich je nach Sensibilität der Information definieren. Genauso kann dezentral an einer Komponente im Feld Alarm ausgelöst werden, wenn hier beispielweise ein kritischer Wert überschritten wird. Das dazu erforderliche Know-how im Edge-Computing beherrscht HMS, als Spezialist für Datenkommunikation, seit vielen Jahren.
Von A wie Anfang bis Z wie Zukunft
In Projekten, ob direkt für den Endkunden oder für Drittanbieter, steht HMS mit den Lösungen der Marken Ixxat und Webfactory ab der Konzeptionsphase mit umfassendem Know-how zur Verfügung. Im Rahmen der Konzeption wird beispielsweise zunächst ermittelt, wie viele Daten anfallen und welche Systeme mit welchen Protokollen eingebunden werden sollen. Nach verschiedenen internen Tests entsteht eine erste Konfiguration, dann ein Proof of Concept, auf dem bereits erste Praxistests folgen.
Ist die Konfiguration festgezurrt, kann HMS die Installation im Hintergrund unterstützend begleiten, was sich aufgrund der einfachen Handhabung des Systems bewährt hat, oder bei Bedarf vor Ort unterstützen. In den Ixxat SG-gateways integrierte Remote- und Fehlersuchfunktionen sichern den Service online ab.
In naher Zukunft wird HMS das Device-Management weiter ausbauen. Damit werden sämtliche Geräte im Feld, beispielsweise die Ixxat Gateways zentral ansteuerbar sein. Steht beispielsweise ein Update an, lässt sich dieses zentral vom Anwender mit einem Knopfdruck überall im Feld aktualisieren. Die Handhabung der Komplettlösung wird damit nochmals weiter vereinfacht sein.
