Motivation
Das Leitsystem Desigo wird derzeit als Inselnetz mit dem
Protokoll BACnet, ein Netzwerkprotokoll für die
Gebäudeautomation, betrieben. Dabei werden heutige
Sicherheitsstandards nicht berücksichtigt. Das Leitsystem
Sicam 230 wird mit dem Fernwirkprotokoll IEC 60870-5-104 und
Schutzmaßnahmen, wie die Nutzung von Firewalls und
Netzwerksegmentierung, betrieben.
Der parallele Betrieb beider Leitsysteme benötigt zusätzliche
Pflege. Damit verbunden ist ein hoher Hardware- und
Supportaufwand. Daher soll eine Einbindung der
Fernwärmestationen des Supervisory Control and Data
Acquisition (SCADA) Systems Desigo auf das SCADA System
Sicam 230 erfolgen.
Evaluation
Die Analyse von möglichen Ausfallszenarien dient der
Ermittlung von Maßnahmen zur Erhöhung der
Verfügbarkeit des Systems. Es wird der Ausfall kritischer
Komponenten und der Einfluss auf das BACnet Netzwerk
betrachtet.
Die Ausfallsicherheit kann erhöht werden, indem eine
kalte Redundanz für das BBMD im BACE Segment
realisiert wird. Mit einer einfachen SPS-Steuerung kann
ein sekundäres BBMD die Aufgaben des primären
übernehmen. So kann der einfache Ausfall eines BBMD
kompensiert werden.
Zielstellung
Bachelorarbeit
Evaluierung und Implementierung einer redundanten,
netzwerkübergreifenden BACnet-Anbindung für SCADA Systeme
Separate Leitsysteme
Das zusammengeführte Leitsystem soll in der Lage sein, die
Daten aller Fernwärmestationen zu erhalten. Das dabei zum
Einsatz kommende BACnet Protokoll wird von Sicam 230
unterstützt.
Für eine bessere Übersicht ist das Zielsystem in der oberen
Abbildung dargestellt. Dabei ist zu sehen, dass die
Fernwärmestationen mittels BACnet Daten an die Server
übertragen sollen. Die Bedienrechner greifen dann mit einem
herstellerspezifischen Protokoll auf gewünschte Daten zu,
welche sich auf den Servern befinden. Die Firewalls
gewährleisten eine Netzwerksegmentierung zwischen
Bedienrechnern, Servern und Fernwärmestationen.
Aufgrund der Netzwerksegmentierungen muss das Protokoll
routingfähig gestaltet werden. Dazu werden BACnet
Broadcasting Management Devices (BBMDs) eingesetzt. Zur
Gewährleistung hoher Verfügbarkeit sollen Ausfälle kritischer
Komponenten durch Redundanz kompensiert werden.
Zusammenführung der beiden Leitsysteme
Autor: Batur Alp Toksöz
Hochschulbetreuer: Prof. Dr.-Ing Ludwig Niebel
Betriebliche Betreuer: Dipl.-Ing. Stephan Golembiewski
Abgabetermin: 06.02.2017
Ausfallszenario
FernwärmestationenRing 1
FernwärmestationenRing 2
FernwärmestationenRing 3
Bedienrechner
SCADA System Sicam 230 Redundanz Server
SCADA System Sicam 230 Server
Legende
BACnet Protokoll
Herstellerspezfisches Protokoll
Ring 3
Ring 2
Ring 1
Bedienrechner
SCADA System Sicam 230 Redundanz
Server
SCADA System Sicam 230
Server
Fernwärmestationen Fernwärmestationen
Legende
BACnet Protokoll
Herstellerspezfisches Protokoll
Bedienrechner
SCADA System Desigo Server
Fernwärmestationen
Fernwirk Protokoll 104LT_Firewall
[AKTIV]
LT_Firewall[PASSIV]
Hauptstandort(aktiv)
Redundanzstandort(passiv)
SwitchpaarSwitchpaar
BBMD
BACE
BBMD
BACE
Stationen
BBMD
BAC2
VPN
Glasfaser
VM
PDS
FW
W7
VM
PDS
FW
W7
Bedienrechner
Hirschmann Industrieswitche
StationenRing 1
StationenRing 2
StationenRing 3
BBMD
BAC1 StandbyVerfügbar Störung
StationenBBMDBAC0
Switch A
Switch BSwitch C
Switch D
Switch E
Switch 4Switch 3Switch 2Switch 1
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