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Redundante Profibus-Lösung
Höchste Sicherheit bei Start und Landung
Um das gefahrlose Starten und Landen der Flugzeuge an einem Flughafen sicherzustellen, ist eine lückenlose Steuerung und Überwachung der Befeuerungsanlagen unabdingbar. Vor diesem Hintergrund beauftragte die Fraport AG die Cegelec Deutschland GmbH mit der Umsetzung eines redundanten Steuerungskonzepts für die entsprechende Applikation auf dem Frankfurter Flughafen.

Aus der Luft betrachtet erscheint ein Flughafen bei Tag und insbesondere bei Nacht wie eine riesige beleuchtete Stadt. Die am besten erkennbaren Leuchtpunkte gehören zu den Befeuerungsanlagen der Start- und Landebahnen. Doch kein Passagier und Besucher macht sich Gedanken darüber, welche komplexen Vorgänge notwendig sind, damit die Beleuchtung gesteuert werden kann und kontinuierlich zur Verfügung steht. Die Betreiber eines Flughafens müssen die strengen Vorschriften der deutschen Behörden in allen Belangen erfüllen. Im Jahr 2012 lag der Frankfurter Flughafen im europäischen Vergleich auf Platz 2 beim Frachtaufkommen und Platz 3 bei den Passagierzahlen. Mit rund 78.000 Beschäftigten ist er in jedem Fall die größte Arbeitsstätte Deutschlands. Nur wenige Kilometer vom Flughafen entfernt befindet sich der Hauptsitz der Cegelec Deutschland GmbH in Frankfurt am Main. Das Unternehmen, das auf den Bereich der Elektro- und Automatisierungstechnik spezialisiert ist, gehört zur Unternehmensgruppe der Vinci Energies. Als herstellerunabhängiger Lösungsanbieter mit umfangreicher Projekterfahrung beschäftigt Cegelec in Deutschland mehr als 1.400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter und erzielte 2012 einen Jahresumsatz von über 300 Millionen Euro.

Proxy koppelt Profibus-Teilnehmer an den Profinet-Controller an

Am Frankfurter Flughafen war Cegelec mit der Erarbeitung eines Konzepts betraut, bei dem die Flugfeldbeleuchtung von einem redundanten Leitsystem des Typs PVSS II von ETM-Siemens gesteuert wird. Das Leitsystem bildet die erste Stufe eines durchgängigen Redundanzkonzepts, das auf dem Fernwirk-Protokoll IEC60870-5-104 aufsetzt (Bild 2). Zur Befeuerung der Start- und Landebahnen des Vorfelds kommen Befeuerungskomponenten von Siemens, Induperm und Lucebit zum Einsatz. Daher setzte die Fraport AG die Verwendung des Feldbussystems Profibus DP für die Datenübertragung voraus. Bei der Ankopplung der Profibus-Teilnehmer an die Controller entschied sich Cegelec zur Nutzung der Profinet-IO-Proxys vom Typ FL NP PND-4TX PB von Phoenix Contact. Der Proxy stellt für die Lucebit-Komponenten einen Klasse-1-Master im Profibus-DP-System dar. Gleichzeitig fungiert er bei der überlagerten Steuerung als Profinet-IO-Device. Die Besonderheit der Lucebit-Geräte liegt darin, dass jeder Teilnehmer zwei Profibus-Devices repräsentiert. Auf diese Weise lassen sie sich über zwei unterschiedliche Profibus-Master an zwei Profinet-Controller anbinden. Jeder Controller verfügt somit über ein eigenes unterlagertes Netzwerk, in dem die gleichen Endgeräte eingesetzt werden.

Fernwirklösung Resy+ verbindet Steuerungen und Leitsystem

Die nächste Stufe des Redundanzkonzepts besteht aus den beiden Profinet-Controllern. Cegelec wählte hier Hochleistungs-Steuerungen vom Typ RFC 470 PN 3TX von Phoenix Contact. Die Remote Field Controller tauschen die aktuellen Zustände der unterlagerten Befeuerungskomponenten permanent über eine TCP/IP-Verbindung miteinander aus. Die SPSen werden auf Basis der Fernwirklösung Resy+ an das Leitsystem angekoppelt. Resy+ umfasst verschiedene Funktionsbaustein-Bibliotheken, die das Implementieren zusätzlicher Funktionen und Protokolle auf einem Controller ermöglichen. In diesem Projekt verwendet Cegelec die Resy-104-Bibliothek, die das Fernwirk-Protokoll gemäß IEC60870-5-104 umsetzt (Bild 3). So lässt sich das Redundanzkonzept auf allen Ebenen realisieren.

Im Fehlerfall nahtlos auf den redundanten Controller

Das Ziel des beschriebenen Redundanzkonzepts liegt darin, ein hohes Maß an Ausfallsicherheit zu erreichen. Sollte die Verbindung eines Reglers zum Controller unterbrochen werden, kann dieser über den zweiten Proxy und damit über den zweiten Controller mit dem Leitsystem kommunizieren. Das erfordert eine kontinuierliche Verbindungsüberwachung der Teilnehmer seitens der beiden RFC 470 PN 3TX, die durch einen Teil der I/O-Daten durchgeführt wird. Um eine zuverlässige Kontrolle der Verbindung des Leitsystems mit den Profibus-Devices sicherzustellen, tauschen die Devices permanent Daten mit den überlagerten Profinet-Controllern aus. Ändern nun die Daten eines Teilnehmers ihren Wert auf null, stellt das System einen Verbindungsfehler fest. Die Zustände jedes Teilnehmers eines Netzwerks werden von jedem Controller an den anderen Controller übertragen. Eines der Geräte arbeitet dabei als Master, das andere als Slave. Erkennt der Master, dass ein Verbindungsfehler aufgetreten ist, der nicht am Slave liegt, geht die Prozessführung auf den anderen Controller über (Bild 4).

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Phoenix Contact Deutschland GmbH
http://www.phoenixcontact.com
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