Mit branchenspezifischen Apps zu einer skalierbaren Fernwirktechnik

In der Automatisierungs- und Leittechnik nehmen sowohl klassische SPS als auch Fernwirkanlagen zentrale Rollen ein. Trotz gewisser Überschneidungen in ihrer Funktionalität unterscheiden sie sich deutlich in Aufbau, Anwendungsgebiet und Kommunikationsstruktur. Ein weiterer wesentlicher Unterschied besteht im Bereich der Sicherheits- und Redundanzanforderungen. Während bei SPS-Systemen die Prozesssicherheit und deterministische Abläufe im Vordergrund stehen, fokussieren sich Fernwirkanlagen auf die Übertragungssicherheit und Verfügbarkeit: Die Verschlüsselung sensibler Daten und redundante, oft voneinander unabhängige Kommunikationswege stellen den Betrieb auch bei Netzwerkausfällen sicher. Das ist ein Muss in kritischen Infrastrukturen, um für die gesetzlich geforderte Versorgungssicherheit zu sorgen.

Prozess- vs. Übertragungssicherheit

SPS-Systeme sind primär für die lokale Steuerung und Automatisierung von Maschinen und Prozessen konzipiert. Sie finden typischerweise Verwendung in industriellen Produktionsanlagen, der Gebäudetechnik oder in verfahrenstechnischen Prozessen. Charakteristisch ist ihr Echtzeitverhalten mit Zykluszeiten im ms-Bereich. Die Datenübertragung erfolgt in der Regel über industrielle Feldbusse wie Profibus, Profinet oder Ethercat innerhalb eines abgeschlossenen Netzwerks.

Fernwirkanlagen sind hingegen für die Fernüberwachung und -steuerung räumlich verteilter Anlagen ausgelegt. Der Datenaustausch geschieht über größere Distanzen mit standardisierten Fernwirkprotokollen wie IEC60870-5-104, DNP3.0 oder IEC61850 – häufig über öffentliche oder private Weitverkehrsnetze (WAN), Mobilfunk oder Internet. Aufgrund dieser Übertragungswege ist die Kommunikation zwischen Leitsystem/Gegenstelle und RTU überwiegend ereignisorientiert und weist Latenzen von mehreren ms bis zu s auf. Für Überwachungs- und Steuerungsfunktionen reicht dieser Wert aus. Schnelle Schutzfunktionen, wie das Trennen eines Leistungsschalters bei Netzfehlern, werden dagegen lokal innerhalb der Anlage mit Reaktionszeiten von 1 bis 4ms realisiert.

Eine Plattform für alle Aufgaben

Mit PLCnext Technology wachsen klassische SPS-Steuerungen und Fernwirktechnik zusammen. Die Plattform vereint das Echtzeitverhalten einer SPS mit den Übertragungsmöglichkeiten einer RTU. Auf diese Weise lassen sich Steuerungs- und Fernwirkaufgaben auf einer gemeinsamen Hardware umsetzen. Das Herzstück der Lösung bilden branchenspezifische Apps, mit denen sich eine SPS gezielt zur RTU erweitern lässt – und das auf Basis offener, international etablierter Standards. Aktuell stehen im PLCnext Store unter anderem Apps für IEC60870-5-101/-104, IEC61850 und DNP3.0 zur Verfügung. Diese Protokolle decken die regional unterschiedlichen Anforderungen der Energiebranche ab:

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• IEC60870-5-101 als herkömmliches Fernwirkprotokoll, das vor allem in Bestandsanlagen verbreitet ist;
• IEC60870-5-104 als Standard in Europa und Asien, inklusive der Zertifizierung gemäß IEC62351-3 und -5 (ergänzt um IEC60870-5-7);
• IEC61850 (GOOSE & MMS) zur vorrangigen Anbindung von IEDs (Intelligent Electronic Device), inklusive der Zertifizierung nach IEC62351-3;
• DNP3 (IEEE 1815) als dominierendes Protokoll in Nordamerika.

Damit lassen sich auf einer einzigen Plattform regionale ebenso wie funktionale Anforderungen erfüllen – von klassischen Fernwirkaufgaben bis zu sicherheitskritischen Applikationen.

Regelkonformer und zukunftssicherer Anschluss

Ein besonders praxisrelevanter Anwendungsfall ist der Anschluss erneuerbarer Energieanlagen an das Netz. Der wachsende Anteil dezentraler und volatiler Erzeuger wie Wind- und Solaranlagen stellt Netzbetreiber vor neue Herausforderungen. Anlagenbetreiber müssen den Technischen Anschlussbedingungen (TAB) des Netzbetreibers ihres Netzanschlusspunkts gerecht werden – insbesondere hinsichtlich der Fernsteuerbarkeit, des Einspeisemanagements und der Blindleistungsbereitstellung.

Mit PLCnext Technology lassen sich diese Anforderungen auf einer einzigen Plattform realisieren. Die SPS übernimmt lokale Steuerungsfunktionen, während die RTU-Funktionalität der direkten Kommunikationsanbindung an das Netzleitsystem und unterlagerte Geräte dient. So wird der Netzanschluss nicht nur regelkonform, sondern ebenfalls zukunftssicher realisiert, falls Netzbetreiber ihre TAB anpassen oder zusätzliche Funktionen fordern. Es entstehen modulare und skalierbare Lösungen für Anwender, die die aktuellen und zukünftigen Anforderungen von Netzbetreibern, Stadtwerken oder EEG-Anlagenbetreibern erfüllen müssen.

International zertifizierte Cyber-Sicherheit

Die Steuerung PLCnext Control von Phoenix Contact ist gemäß IEC62443-4-2 Security Level 2 (SL2) zertifiziert. Die Sicherheitsarchitektur adressiert dabei mehrere Ebenen:

• Systemebene: Schutz vor einem unautorisierten Zugriff und Manipulation (IEC62443-4-2 SL2);
• Kommunikationsebene: verschlüsselte Datenübertragung nach IEC62351-3 (TLS);
• Protokollebene: rollenbasierte Zugriffskontrolle und Ereignisprotokollierung gemäß IEC62351-5.

Auch die branchenspezifischen Protokoll-Apps im PLCnext Store – beispielsweise IEC60870-5-104 und IEC61850 – sind nach diesen Security-Standards zertifiziert. Auf diese Weise ist dafür gesorgt, dass nicht nur die Hardware, sondern auch die Kommunikationsprotokolle die hohen Anforderungen an eine BSI-konforme Fernwirktechnik erfüllen. Diese Kombination aus zertifizierter Security, offener Architektur und App-basierter RTU-Funktionalität macht PLCnext Technology zur idealen Plattform für den sicheren Betrieb und die kontinuierliche Weiterentwicklung kritischer Infrastrukturen.