Cellular Explorer CEX: Offenes Fernwartungskonzept

Darüber, dass Fernwartung in unzähligen Bereichen und Branchen heute unerlässlich ist, herrscht Einigkeit. Fernwartung ist ein Wachstumsmarkt. Die Branche rechnet mit jährlichen Zuwachsraten im zweistelligen Prozentbereich. Der gesamte Remote-Service-Markt soll sich in den nächsten fünf Jahren auf ein Volumen von über 50Mrd. E Umsatz steigern. Dazu gehören Soft- und Hardwareprodukte ebenso wie Serviceeinsätze und Problemanalysen. Von solch vielversprechenden Wirtschaftsprognosen hat der Anwender jedoch nur wenig. Seine Realität sieht oft nicht rosig aus, da sich die heute üblichen Fernwartungskonzepte keineswegs immer so reibungslos in die Praxis umsetzen lassen, wie es auf den ersten Blick scheint und es wünschenswert wäre. Gründe dafür gibt es gleich eine ganze Reihe. Theorie und Praxis Unterschiedliche Technologien können meist nur bedingt miteinander kooperieren. Das vereinfacht die Auswahl für den Anwender nicht, vor allem, wenn er auch langfristig auf der zukunftssicheren Seite bleiben und flexibel auf sich ändernde Gegebenheiten und Anforderungen reagieren will. Bei der Realisierung jedes Fernwartungskonzepts müssen deshalb sowohl technologie- als auch anwendungsbezogene Entscheidungskriterien berücksichtigt werden. Zu den wichtigsten gehören z.B. die Verfügbarkeit und Menge der Daten, die Anforderungen an ihre Aktualität, die Anzahl der Teilnehmer, die verfügbaren Netzwerke, die Art der Adressierung (z.B. feste oder dynamische IP-Adresse) und natürlich die Kosten und die Eigenschaften der einzusetzenden Hard- und Software. Um webbasierte Dienste wird dabei langfristig niemand herumkommen. Schließlich bietet die Internettechnik gute Grundlagen für auf Fernbedienung ausgelegte Visualisierungs- und Bediensysteme. Browser oder Tools zum Erstellen von HTML-Dokumenten gehören heute zur Grundausstattung jedes Rechners, und auch die meisten Mobiltelefone sind heute internetfähig. Allerdings haben sich bei den am Markt üblichen webbasierten Systemen systembedingte Nachteile herauskristallisiert. Zwar ist durch den Einsatz von VPN (Virtual Private Network) die Datensicherheit inzwischen ausreichend. Aber nachteilig ist die normalerweise übliche feste IP-Adresse, über die die einzelnen Teilnehmer sich identifizieren müssen. Sie muss dem Client bekannt sein, damit eine Kommunikation möglich ist. Vor allem, wenn über unterschiedliche Endgeräte (Rechner, Modem mit OPC-Server, Funksender) auf die einzelnen Teilnehmer zugegriffen werden soll, verkompliziert sich das Verfahren. Von schnellem, reibungslosen Zugriff und Datenaustausch ist dann häufig nicht mehr die Rede, zumal oft die notwendigen Infrastrukturen fehlen. Häufig sind auch die Kommunikationskanäle limitiert, sodass nicht von mehreren Stellen aus gleichzeitig auf die gleichen Teilnehmer zugegriffen werden kann. Je nach Art der Verbindung können die Kosten beachtlich sein. Besonders teuer schlagen GSM- oder GPRS-Verbindungen zu Buche, hauptsächlich wenn größere Datenmengen übertragen werden müssen. Feste IP-Adresse überflüssig Beim Fernwirkkonzept CEX (Cellular Explorer) und dem TPRS-Routing geht der Visualisierungs- und Bedienspezialist Exor einen anderen Weg: CEX ist eine offene Systemlösung für Fernwartung und Datenerfassung, die es autorisiertem Personal erlaubt, von praktisch jedem Ort mit bis zu 5.000 Ferneinheiten zu kommunizieren. Dabei werden UMTS, GPRS, CDMA und X1-Modem ebenso unterstützt wie Ethernet, ADSL, DSL usw. Natürlich nutzt auch CEX als physikalisches Medium das Internet. In seinem logischen Aufbau unterscheidet es sich jedoch von anderen webbasierten Lösungen. Üblicherweise werden die in der Anlage anfallenden Daten vom OPC-Server der Anlage gesammelt, internetfähig umgesetzt und stehen dann auf dem Webserver der Anlage für den webbasierten Zugriff zur Verfügung. Wer auf die Anlage zugreifen will, muss die IP-Adresse kennen. Eine VPN-Verbindung ist obligatorisch, um die notwendige Sicherheit zu garantieren. Bei CEX dagegen ist beides nicht notwendig. Logische Schaltstelle einer jeden Datenverbindung ist hier nicht ein vor Ort platzierter Webserver, sondern ein ortsunabhängiger, zentraler Server. Auf ihm sind die Daten aller Kommunikationsteilnehmer eines Projekts hinterlegt. Dort wird die Adressierung verwaltet (Bild 2). Die bis zu 5.000 Fernteilnehmer sind damit über ihr eigenes CEX-Network verbunden. Sie übertragen ihre Daten auf beliebigem Weg an den Server. Wer auf die Daten zugreifen will, stellt wiederum auf beliebigem Weg die Verbindung zum Server her, der alles Weitere abwickelt, also z.B. die entsprechenden Daten an Steuerung x oder vom Sensor y weiterleitet – je nach Definition über Internet, GMS, GPRS, DSL usw. Verschiedene Gerätetypen und Netzwerktopologien können bei diesem Alias-Konzept miteinander kommunizieren. Da der CEX-Server immer nur geänderte Daten überträgt, ist der Datenfluss gering und die Verbindungspreise entsprechend günstig. Plug-and-Play-Verfahren Der Installationsaufwand für diese Lösung ist gering. Man braucht lediglich die entsprechende CEX-Hard- und -Software für die Fernteilnehmer, die sich im Plug&Play-Verfahren installieren lässt. Weitere Hard- oder Software ist dazu nicht erforderlich. Man braucht z.B. keinen PC für die Inbetriebnahme. Die CEX-Module melden sich selbstständig bei ihrem Server an. Für die Inbetriebnahme müssen beim TPRS-Routing ebenso wie beim späteren Betrieb keine Ports geöffnet werden. Das heißt, bei einer Firewall muss der Betreiber für das Fernwartungssystem keine Einstellungen verändern. Damit die Kommunikation mit dem beim Anwender vorhandenen Automatisierungssystem sichergestellt ist, sorgt eine Vielfalt an Treibern und Gateways. Falls gewünscht, kümmert sich der Hersteller um die Verträge mit Provider und Mobilfunkanbietern. Man erhält dann das Fernwartungssystem als schlüsselfertige Lösung. Trotzdem bleibt der Anwender flexibel. So lassen sich bei den CEX-Modulen beispielsweise die SIM-Karten bei Bedarf austauschen. Zukünftig wird es entsprechende Module für die Fernteilnehmer als Embedded-Lösung geben – basierend auf dem leistungsfähigen Controller SC143 von Beck. Die Möglichkeit zur Fernwartung kann dann direkt in der Hardware integriert werden. Eine Maschinensteuerung, aber auch eine Pumpe usw. kann dann ohne weitere Zusatzgeräte mit dem zentralen Server kommunizieren. Für die Zukunft ist außerdem geplant, den TPRS-Server mit Webserver-Funktionalität auszustatten. Für die Fernbedienung lassen sich dann die üblichen von der Internet-Technik her bekannten State-of-the-Art-Lösungen nutzen, z.B. Browser, Java-Applets usw. Anwendungsspektrum Die vorgestellte Lösung wird bereits in zahlreichen Applikationen erfolgreich eingesetzt. Zu den typischen Einsatzbereichen gehören Wasser- und Abwasseranlagen ebenso wie Pumpwerke oder die Beobachtung und Abfrage von Wasser- und Hochwasserständen. Auch der Einsatz bei Windkraftanlagen oder die Steuerung von Straßenbeleuchtungen, Aufzügen, Transformatoren oder ganzer Elektrizitätswerke ist realisierbar. Unterstützt wird die Hardware des CEX-Systems durch eine Visulisierungssoftware, die sich praxisgerecht bedienen lässt. Da die einzelnen Teilnehmer vor Ort keinen Webserver benötigen, bietet das System auch für mobile Anwendungen gute Voraussetzungen, z.B. in Containerhäfen. Schiffe und Hafenstation können über das TPRS-Routing-Konzept miteinander kommunizieren. Die Daten der Schiffe werden auf dem TPRS-Server zusammengefasst. Um Daten auszutauschen, muss man nicht zu jedem Schiff einzeln die Verbindung herstellen, sondern nur zum Server, denn über diesen hat man Zugriff auf alle Schiffe. Die Schiffsdaten werden dann beispielsweise über Mobiltelefon oder Funk zum Server übertragen. Dieser kommuniziert auf beliebigem Weg mit der Steuerung im Lager.