Panasonic Electric Works Deutschland GmbH Rudolf … · Panasonic Electric Works Deutschland GmbH V...

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V 4.00 LZ / 04/2005Panasonic Electric Works Deutschland GmbH

Panasonic Electric Works Deutschland GmbHRudolf-Diesel-Ring 283607 Holzkirchen

www.panasonic-electric-works.de

Matsushita ordnet die Namens- und Markenstrategie neu

Produkte heißen Panasonic – Wir ab sofort auch!

Seit dem 1.4.2005 heißen wir nicht mehr „Matsushita Electric Works DeutschlandGmbH“, sondern „Panasonic Electric Works Deutschland GmbH“

Systeme der Automatisierungstechnik, Relais und Komponenten werden Teil derWeltmarke Panasonic. Alle neu eingeführten Produkte tragen anstelle von NAiSdas Panasonic-Logo. Mit dem Schritt zur einheitlichen Markenidentität verbindenwir Innovationspotential und Produktqualität mit der hohen Akzeptanz, diePanasonic bei Kunden weltweit genießt. Nutzen Sie diese Synergien zurStärkung Ihrer Wettbewerbsposition.

Verfügbarkeit und Innovation ist unsere Stärke: Ein weltweit agierender Konzerngarantiert für eine langfristige Verfügbarkeit seiner Produkte.

http://www.panasonic-electric-works.de

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GPRS-Lösungen mitStandard

SPS-Steuerungen

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Welche Vorteile bietet GPRS?

• GPRS ist viel preiswerter als andere Übertragungsverfahren• GPRS ermöglicht eine Verbindung über Standleitungsqualität per Funk• GPRS ist nach „power-on“ immer verbunden• GPRS gewährt eine sichere Datenübertragung• GPRS erhöht die Abfrageraten und Reaktionszeit• GPRS baut auf GSM-Netze auf und ist dadurch flächendeckend verfügbar• GPRS migriert Funkdatenübertragung mit WEBTechnologie

Was ist GPRS ?

• GPRS steht für „General Packet Radio Service“ und bedeutet„Paketorientierte Übertragung von Daten“

• GPRS nutzt die vorhandenen GSM900 und GSM1800 Mobilfunknetze• Überträgt im Internetprotokoll (Übertragung von TCP/IP Protokollen)• Ermöglicht direkten Zugriff aus dem Internet (Client Server)• Überträgt ähnlich schnell wie ISDN (je nach Endgerät)• Ermöglicht keine Anwahl über Telefonnummern!

GPRS

GPRS Endgerät vonDr. Neuhaus

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GPRS ist die Abkürzung General Package Radio Service. GPRSbezeichnet die Technologie für den Internetzugang über Mobilfunk. Dabeisind Übertragungsgeschwindigkeiten ähnlich wie bei ISDN möglich.

Der Datendienst GPRS existiert bereits seit 2001 und wird in erster Liniebei Handys genutzt. Erst ab 2005 wird dieser Dienst auch fürWasserversorger und Abwasserzweckverbände, Energieversorger,Umwelt- und Verkehrstechnik usw. in Verbindung mit neuen Endgeräten,neuen M2M Tarifen und einer völlig neuen Technologie interessant. DerGrund für diese relativ späte Nutzung liegt zum einen an derPreisanpassung der Telekommunikationskonzerne und zum anderen ander Tatsache, dass zwei Endgeräte sich nicht direkt – wie bei GSMmöglich – untereinander ohne feste IP-Adressen unterhalten(kommunizieren) können. Fest IP-Adressen sind jedoch teuer und stehennicht in den benötigten Mengen zur Verfügung.

GPRS ist überall dort verfügbar, wo auch eine GSM Verbindung möglichist!

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Wann ist GPRS für Sie interessant?

• Wenn Alarmdaten schnell übertragen werden sollen (Anwahlvorgang dauert zu lang)

• Wenn die Übertragung per CSD (Verbindungsaufbau) oder SMS zu teuer wäre

• Wenn aktuelle Daten einem Leitsystem wie bei einer Standleitung ständig zur Verfügung stehensollen

• Wenn eine Verbindung zu Visualisierungssystemen per TCP/IP erfolgen soll

• Wenn eine große Anzahl von Außenstationen ohne Telefonverbindung und Kabel überwacht undferngesteuert werden sollen

• Wenn Daten einer SPS per HTML visualisiert und übertragen werden sollen(WEB Technologien mit FP Web-Server)

• Wenn höhere Übertragungsraten benötigt werden (mehr als 9.6 kb/s)

• Als Ersatz für bestehende Fernwirklinien

• Zukunftslösung für neue Fernwirklinien mit Internettechnologie

GPRS

Nicht für alle Datenübertragungsaufgaben ist GPRS gleichermaßengeeignet. Dieser Dienst wird jedoch in Kürze aufgrund der gefallenenKosten für die Datenübertragung viele andere Dienste, insbesondereGSM (CSD Verbindungen und SMS) ersetzen.

Panasonic bietet folgende Alternativen zu GPRS an:

Zeitschlitztechnik (Funk bis 30 km)Funk 868 mHz (Funk bis 5 km)GSM über SMS (bei Störmeldesystemen mit sehr geringen Datenmengenund wenigen Übertragungen pro Tag)ISDN oder Modem (Stand- und Wählleitungsbetrieb)Partyline Betrieb (Modemverbindung über private bzw. eigeneKabelnetze)

Zusätzlich sind Netzwerke wie Ethernet TCP/IP, PROFIBUS oderIEC60870-5-104 verfügbar. Weitere Netzwerke auf Anfrage.

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Bisherige Anforderungen an die LösungStandleitungsbetriebWählleitungsbetriebVerbindungsaufbau über AT-KommandosDatenabfrage in langen Zeitintervallen

Neue zusätzliche Anforderungen an die LösungTransport geringer DatenmengenHäufige Datenabfrage in kurzen ZeitintervallenKurze Verbindungs- und VerbindungsaufbauzeitenWirtschaftliche Betriebskosten bei den o.a. PunktenZugriff auf Daten und Informationen nicht nur über die ZentraleInternettechnologie (WEBTechnologie)

Anforderungen an GPRS

GPRS

Die Anforderungen für eine Datenübertragung sind bekannt. ZusätzlicheAnforderungen liegen insbesondere in der ständigen Verfügbarkeit derInformationen. Dies kann nur über das Internet gewährleistet werden. Deshalbsind Datenübertragungswege erforderlich, die das Internet als Medium nutzen,erforderlich. Hinzu kommt die moderne TCP/IP Technik, auf die GPRSzurückgreift. Stand-Anlone-Fernwirktechnik wird damit praktisch direkt in dasBetriebsanlagennetz integriert, da Ethernet Technologie zum Einsatz kommt.Kompatibilitätsprobleme werden dadurch bereits weitestgehend vermieden.

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• T-Mobile und Vodafone stellen sicher, dass die GPRS Geräte zwar auf das gesamte Internet

zugreifen können, aber gegen Angriffe aus dem Internet heraus durch Firewalls und DMZ

vollkommen abgeschottet sind.

• Der Verbindungsaufbau erfolgt ausschließlich durch den Client (Kommunikationsendgerät,

SPS) zum Server. Da zum Client selbst keine Verbindung aufgebaut werden kann, ist dieser

auch generell nicht angreifbar.

• Panasonic verwendet für die Datenübertragung ein speziell optimiertes Protokoll, so dass die

Datenpakete auf ein geringeres Volumen optimiert werden. Hiermit wird die

Datenübertragungsgeschwindigkeit weiter erhöht und die Kosten für die Übertragung

gesenkt.

• Optional kann das Fernwirkprotokoll IEC60870-5-104 für die Datenübertragung verwendet

werden. Dies verursacht jedoch geringfügig höhere Übertragungskosten.

• Die Telefonprovider geben auf Anfrage gerne eine Verfügbarkeitsgarantie Ihres Netzes ab.

GPRS – Sicherheit und Verfügbarkeit

Sowohl T-Mobile als auch Vodafone wenden ein Verfahren bei der Vergabe von privatenInternetadressen an - NATNAT (Network Address Translation) ist in Computernetzwerken ein Verfahren, bei dem privateIP-Adressen auf öffentliche IP-Adressen abgebildet werden. Werden auch die Port-Nummernumgeschrieben spricht man dabei von Maskieren oder PAT (Port Address Translation).VerwendungNAT wird aus verschiedenen Gründen verwendet. Hauptsächlich ist NAT notwendig, weilöffentliche IP-Adressen immer knapper werden und man deshalb private IP-Adressen einsetzenmuss. Zum Anderen kann es der Datensicherheit dienen, weil die interne Struktur des Netzwerksnach außen hin verborgen bleibt (Security through Obscurity).FunktionsweiseEin NAT-Gerät verbindet mit zwei Netzwerkkarten das lokale Netz mit dem Internet. Manunterscheidet zwischen Source NAT, bei dem die Quell-IP-Adresse ersetzt wird, und DestinationNAT, bei dem die Ziel-IP-Adresse ersetzt wird. Bei Basic NAT wird jede interne IP durch eineexterne IP ersetzt. Man spricht deshalb von einer 1:1-Übersetzung.

Bei eingehenden Paketen kann anhand der Quell-IP-Adresse und des Tabelleneintragsfestgestellt werden, welcher Computer die Pakete angefordert hatte (hier: 192.168.0.2 und192.168.0.3). Der Router kann dadurch die (öffentliche) Ziel-IP durch die ursprüngliche Quell-IP192.168.0.2 bzw. 192.168.0.3 austauschen.Für den Host im internen Netz (z.B. 192.168.0.2) sind diese Vorgänge transparent, d.h. erbekommt von der Adressumsetzung nichts mit.Masquerading ist eine Implementation von NAPT (Network Address Port Translation), bei demauch die Ports umgeschrieben werden.

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GSM: Ein Kanal wird von einem Teilnehmer belegt

BTS BSC MSC

Der Unterschied zwischen GSM und GPRS

Datenübertragungsgeschwindigkeit: 9.600 Bit pro Sekunde inSende- und Empfangsrichtung

GSM Luftschnittstelle

Wie funktioniert GPRS?

Begriffserklärungen:

BTS: Abkürzung für Base Transceiver Station, eine Basisstation. Auch oft als RBS bezeichnet.Standort des Sende-/Empfangsequipments und also von mindestens einer (Omni-) Zelle, im Falleeiner sektorierten BTS auch von mehreren Zellen. Über diese nimmt das Mobiltelefon mit demNetz Verbindung auf. Jede BTS kann, abhängig von der Konfiguration, zwischen 6 und mehr als100 Gesprächen gleichzeitig übertragen, bei Verwendung von HR deutlich mehr, bei Verwendungetwa von HSCSD entsprechend weniger. Wie bei Telefonen auch, gibt es Multiband-BTS.

BSC: Abkürzung für Base Station Controller, ein Netzelement innerhalb eines GSM-Netzwerkes.Der BSC verwaltet die Sende- und Empfangsressourcen für die an ihn angeschlossenen BTSen(Kanalkonfigurationen, Signalisierung, Frequency Hopping, Handover) und kontrolliert denDatenverkehr zwischen BTS und MSC. Ausserdem steuert er die erforderlichen Transcoder(Umcodierung der GSM-Datenkanäle in 64kbps-Datenkanäle). BTS und BSC bilden zusammendas BSS.

BSS Base Station Subsystem, die Summe aus BTS und BSC mit allen dazugehörige Funktionenund Schnittstellen

MSC Mobile Switching Center, eine Vermittlungsstelle für Gespräche zwischen Mobilgeräten undins Festnetz.

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BTS BSC SGSN GGSN

Geschwindigkeit: GPRS Klassen (Geräteabhängig)Sende- und Empfangsrichtung unterschiedlichje Kanal 13.000 Bit pro Sekunde (Brutto)

GPRS Klasse 10: 2 (1) Kanäle in Senderichtung3 (4) Kanäle in Empfangsrichtung

Der Unterschied zwischen GSM und GPRS

GPRS: Das GPRS Netzwerk verteilt die Kanäle dynamisch auf mehrere GPRSNutzer

GPRS Luftschnittstelle

Wie funktioniert GPRS?

SGSN: Abkürzung für serving GPRS support node: ist innerhalb des GPRS-Netzes verantwortlichfür die Zustellung der Datenpakete zu bzw. den Empfang der Datenpakete von den mobilenEndgeräten, die sich innerhalb seines Servicegebietes befinden. Die Aufgaben des SGSN sinddas korrekte Routing sowie die Übertragung der Datenpakete, die Durchführung der Funktionendes Mobility Management (anmelden/abmelden, Standortaktualisierung), das Management derlogischen Verbindungen sowie Authentisierungs- und Vergebührungsfunktionen. Bestandteil desSGSN ist ein location register, das die Standortinformationen des mobilen Endgerätes (aktuelleZelle, gegenwärtiges VLR) und die Teilnehmerprofile der GPRS Teilnehmer (IMSI, imPaketdatennetz verwendete Adressen) speichert, die in diesem SGSN registriert sind.GGSN: Abkürzung für "Gateway GPRS Support Node", eine spezielle Schnittstelle zwischeneinem GPRS-Mobilfunknetz und einem externen Netzwerk, zum Beispiel dem Internet.

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GGSN

DHCP

SGSN

T-Mobile Internet

HLR

FirewallFirewall

IPsec

Unterstation

Kommunikations-Endgerät (KE)

GPRS – Technische Lösung (Provider)

Server

DSL

Schritt 1: GPRSEmpfänger erhält„Login request“ vom KE

Schritt 2: HLR prüft,ob SIM-Karte der KEregistriert ist.

Schritt 3: SGSN prüft Profil undroutet die Datenpakete weiter

Schritt 4: Übergabe derDatenpakete an das Internet

Schritt 5: GesicherteDatenübertragung imInternet

Schritt 6: Leitsystemempfängt Daten über DSL-Verbindung vom Internet

HLR: Ein Home Location Register (HLR) ist eine Datenbank und somit Bestandteil des Mobilfunknetzes. Esist quasi das Heimatregister einer Mobilfunknummer.DHCP: Abkürzung für "Dynamic Host Configuration Protocol". Mit DHCP lassen sich in einem Netzwerk (z.B.Lokales Netzwerk oder Internet) neue Computer leichter integrieren und konfigurieren. Dies geschieht mit Hilfeeines entsprechenden Servers automatisch beim Starten des zu integrierenden Rechners - statt wie sonstaufwändig per Hand. Dies hat insbesondere bei großen Netzwerken den Vorteil, dass der Administrator beigrundlegenden Veränderungen nur einmal die zentrale Konfigurationsdatei auf dem DHCP-Server ändernmuss statt die Rechner einzeln. Auch bei Notebooks erspart dies viel Arbeit: In einem neuen Netzwerk wird eseinfach mit diesem verbunden und erhält vom DHCP-Server automatisch alle notwendigen Einstellungen, umzum Beispiel ins Internet gehen zu können. DHCP verwendet das so genannte BOOTP für laufwerkloseRechner.SGSN: Abkürzung für serving GPRS support node: ist innerhalb des GPRS-Netzes verantwortlich für dieZustellung der Datenpakete zu bzw. den Empfang der Datenpakete von den mobilen Endgeräten , die sichinnerhalb seines Servicegebietes befinden. Die Aufgaben des SGSN sind das korrekte Routing sowie dieÜbertragung der Datenpakete, die Durchführung der Funktionen des Mobility Management(anmelden/abmelden, Standortaktualisierung), das Management der logischen Verbindungen sowieAuthentisierungs- und Vergebührungsfunktionen. Bestandteil des SGSN ist ein location register, das dieStandortinformationen des mobilen Endgerätes (aktuelle Zelle, gegenwärtiges VLR) und die Teilnehmerprofileder GPRS Teilnehmer (IMSI, im Paketdatennetz verwendete Adressen) speichert, die in diesem SGSNregistriert sind.GGSN: Abkürzung für "Gateway GPRS Support Node", eine spezielle Schnittstelle zwischen einem GPRS-Mobilfunknetz und einem externen Netzwerk, zum Beispiel dem Internet.IPsec: Das IPsec-Protokoll wurde 1998 entwickelt, um die Schwächen des Internetprotokolls (IP) zu beheben.Es stellt eine Sicherheitsarchitektur für die Kommunikation über IP-Netzwerke zur Verfügung. Das Protokollsoll Vertraulichkeit, Authentizität und Integrität gewährleisten. Daneben soll es vor so genannten Replay-Angriffen schützen - das heißt, ein Angreifer kann nicht durch Abspielen eines vorher mitgeschnittenenDialogs die Gegenstelle zu einer wiederholten Aktion verleiten.Als Firewall oder Zugangsschutzsystem bezeichnet man bei Rechnernetzwerken ein organisatorisches undtechnisches Konzept zur Trennung von Netzbereichen, dessen korrekte Umsetzung und dauerhafte Pflege.Durch den immer größer werdenden Ausbau von Netzen wird der Schutz einzelner Netze immer wichtiger.Firewalls greifen hier ein; sie sitzen an den Schnittstellen zwischen einzelnen Netzen und kontrollieren denNetzwerkverkehr zwischen den Netzen, um ungewünschten Verkehr zu verhindern und nur den gewünschtenVerkehr weiterzuleiten. Der häufige Einsatz einer Firewall besteht darin, den Verkehr zwischen einem lokalenNetzwerk und dem Internet zu kontrollieren und zu steuern.

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GPRS

GPRSmanager

I N T E R N E T

Schritt 2: KE meldet sich nach „power-on” im GPRSNetz an und erhält private IP-Adresse vom Provider

Schritt 1a:Im Kommunikationsendgerät (KE) wird eine eindeutige Geräte-ID und die IP Adresse des GPRSmanagers hinterlegt

Schritt 4: GPRSmanager überprüftAnmeldung auf Berechtigung und hältVerbindung zum KE aufrecht

Schritt 5: GPRSmanagervermittelt Verbindungenzwischen weiteren Unter-stationen wenn erforderlich

Schritt 1b:Im GPRSmanager werdeneindeutige Geräte ID der KE (Nameder Unterstation) hinterlegt

GPRSmanager überwacht ständig dieVerbindung mittels watchdog und protokolliertKommunikationsvolumen

GPRS – Technische Lösung (Provider/Anwender)

Schritt 3: KE nimmt Verbindung mit demGPRSmanager auf

Unterstation

Kommunikations-Endgerät (KE)

Prozessleitsystem kommuniziertmit GPRSmanager über OPC

GPRS Verbindungen sind Internet Verbindungen und können nicht einfach von Punkt zuPunkt wie bei GSM über die Telefonnummer vermittelt werden. Da die Unterstationenjedoch keine feste Internetadresse besitzen, musste ein Verfahren entwickelt werden,das die Kommunikation trotzdem ermöglicht. GPRS basiert auf TCP/IP. Bei jedemEinbuchen in das GPRS Netz bekommt das Endgerät (d.h. die Unterstation bzw. dasGPRS Endgerät) eine dynamische IP Adresse zugewiesen. Eine direkte Kommunikationzwischen zwei GPRS Teilnehmern wäre zunächst nicht möglich, da die aktuelle IPAdresse des Partners nicht bekannt ist. Als Lösung hierfür wird ein DNS Router(GPRSmanager) sowie ein intelligentes GPRS Endgerät (Dr. Neuhaus) benötigt. DerGPRSmanager wird als hochverfügbarer DNS Server mit fester IP Adresse undInternetverbindung installiert und organisiert so den GPRS Datenverkehr zwischen denUnterstationen. Die GPRS Endgeräte (Client) bauen die Verbindung auf und unterhalteneine dauerhafte Funkverbindung zum GPRSmanager (Server). Diese Verbindung wirdzwar derzeit ein mal pro Tag (meist nachts) von den Providern unterbrochen, dies stelltjedoch kein Problem dar, da sich die Endgeräte sofort wieder einloggen.

Die Geräte sind damit quasi immer „Online“ und können Daten und Meldungen(Alarmmeldungen) innerhalb kürzester Zeit übertragen. In der Regel werden die Datenbei einer typischen Unterstation innerhalb von 2-10 Sekunden übertragen. Muss sich dasEndgerät neu einloggen, werden hierfür zwischen 30 Sekunden und 2 Minuten benötigt(je nach dem, ob der erste Versuch gelingt oder fehl schlägt).

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Voraussetzungen für die Zentrale

Sie verfügen bereits über einen direkten Internetzugang, der genutzt werden kann

Sie beantragen einen direkten DSL Anschluss nur für Ihre GPRS Applikation

ODER

Vorteile dieser DSL-Lösung:

Schnelle, sichere DatenübertragungGeringe und kalkulierbare monatliche Fixkosten durch Flatrate

(ca. € 25 für bis zu 100 Unterstationen!!!)Ausser PC mit Firewall und DSL Router in der Zentrale keine weitere Hardware

(Fernwirkkopf, Modems, GSM Module etc.)Keine Spezialisten für Fernwirktechnik notwendig, PC-Kenntnisse reichen aus

GPRS – Technische Lösung

GPRS leicht gemacht:Der DSL- oder Internetanschluss ersetzt praktisch alle anderen Kommunikationsmedienund Hardwarebausteine (Modem, ISDN Interface, Fernwirkkopf) in der Zentrale.

Die Kosten einer DSL-Flatrateverbindung können als monatliche Fixkosten ausgewiesenwerden, unabhängig von der empfangenen und gesendeten Datenmenge (Hinweis: DSL1000 reicht völlig aus)

Hinweis: Der eingesetzte Computer (ersetzt den Fernwirkkopf) mit DSL-Verbindung mußzwingend durch eine Firewall geschützt werden.

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Was brauchen Sie für die Zentrale


PC als Fernwirkkopf (1)(Bereitstellung Wasserversorger)

InternetPC DSL-Flatrateverbindung (3)

(vom Provider, z.B. Telekom,Fixkosten von ca. € 25/Monat)

Firewall (2)(Bereitstellung Wasserversorger)

GPRSManager Software (4)(von Panasonic)

mit integriertem OPC-Server

(wird als SW im PC installiert,Einmalkosten ab € 1.950)

Dynamische IP Adresse (5)(wird vom Wasserversorger zum Beispiel bei

www.dyndns.org beantragt)(kostenlos)

GPRS Bausteine für die Zentrale:(1) PC als Fernwirkkopf: Dies kann ein bereits vorhandener PC mit einem Windows

Prozeßleitsystem, Visualisierung oder Protokolliersystem sein (WinCC, Wizcon,Zenon, Aquasys, Rittmeier, Intellution iFIX, Wonderware InTouch, ACRON etc.) oderein anderer Windows PC, der als „Stand Alone“ System oder im TCP/IP Netzwerkbetrieben wird.Alternativ: FlowChief Prozessleitsystem mit bereits integrierter GPRS Funktion undInternetzugang.

(2) Firewall, vom Anwender oder einer Computerfirma einzurichten.(3) DSL-Flatrateverbindung (beim Provider beantragen). Über diese Verbindung erhält

der PC sämtliche Daten der Unterstationen zu einem monatlichen Fixpreis, je nachVertragsabschluß (bereits ab € 25/Monat) – für a l l e Unterstationen.

(4) GPRSManager Software: Wird im PC installiert, wickelt den GPRS Datenverkehr abund fungiert als „Router“. Über die in der Software integrierte OPC Schnittstellewerden die Daten an das Prozessleit-, Visualisierungs- oder Protokolliersystemübergeben. Im einfachsten Fall genügt auch ein Excel Programm.

(5) Dynamische IP-Adresse ist zum Beispiel bei DYNDNS zu beantragen (kostenlosunter www.dyndns.de). Wird benötigt, damit die Zentrale eine feste Adresse besitzt.Nur so ist der Datenaustausch mit den Unterstationen über GPRS möglich.

http://www.dyndns.orgbeantragt)

http://www.dyndns.de).

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InternetPC

IPsec

Tu

nn

el

Programmier-system

Protokollier-system

Leit-system

Internet

TCP/IP Netzwerk

Firewall

Firewall

GPRSProvider

GP

RS

CP

U

E/

A

PANASONICUnterstation 1

GP

RS

CP

U

E/

A

PANASONICUnterstation ..n

GP

RS

CP

U

E/

A


Der Datenaustausch erfolgt im gesamten NetzwerkFür alle Aufgaben reicht auch ein Computer

Internet PC mitGPRS OPC-Server

Programmier PCfür Wartung,Parametrierungund Program-mierung derUnterstationen

PC für Prozess-leitsystem

PC für dieProtokollie-rung derDaten


Wird die GPRS Unterstation mit einem Prozessleitsystem eingesetzt und keine ZentraleSPS zur Kommunikation mit der Unterstationen vorgesehen, dann ist eine zusätzlicheInstallation der GPRS Manager und OPC Software im Prozessleitsystem oder imNetzwerk des Prozessleitsystems erforderlich (nur möglich bei Windows basierendenSystemen). Die Kommunikation zu den GPRS Unterstationen erfolgt direkt über dasInternet und dort über den abgesicherten IPsec Tunnel. Deshalb muss dasProzessleitsystem oder ein anderer Computer im Netzwerk (siehe Bild) eineStandleitungsverbindung zum Internet unterhalten (DSL) und OPC fähig sein.

Die GPRSmanager Software mit OPC Server beinhaltet bereits dieKommunikationsbausteine für die Unterstation und die Einrichtesoftware für die GPRSEndgeräte (Einrichtung der Kennung des Endgerätes sowie Adresse desGPRSmanagers). Die Einrichtung kann so selbst innerhalb kürzester Zeit vorgenommenwerden, weil lediglich die Funktionsbausteine parametriert werden müssen.

Mit dieser Lösung entfallen grundsätzlich bereits die Hardwarekosten für eineFernwirkzentrale mit SPS sowie das GPRS Endgerät für die Zentrale und diemonatlichen Gebühren für die GPRS Verbindung in der Zentrale. Hinzu kommt jedoch dieDSL-Verbindung, die durch eine monatliche Flatrate abgedeckt werden kann und damitbei der anfallenden Datenmenge bereits ab zwei Unterstationen günstiger als GPRS ist.

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GPRS Endgerät mit Antenne (2)Unterstation, z.B. Panasonic CPU (1)

GPRS Funktionsbaustein (4)für Unterstation

(in der GPRSManager Softwarebereits enthalten)


Wie sieht die GPRS Unterstation aus?

SIM Karte vom Provider (3)

Kabel (5)für die Verbindung zwischen

Unterstation und Endgerät sowieEndgerät und Antenne

GPRS Bausteine für Unterstation:(1) Unterstation (Speicherprogrammierbare Steuerung), optional mit

zusätzlichem Datenspeicher für die Langzeithaltung der Daten (bis zu 2 MByte beiFP-Sigma). Die Panasonic Steuerung muss mit einer zweitenKommunikationsschnittstelle ausgerüstet sein. Eingesetzt werden können die CPU‘sder Serie FP0, FPX, FP-Sigma, FP2.

(2) GPRS Endgerät von Dr. Neuhaus (nur mit diesem Gerät ist eine GPRSKommunikationen möglich!), zusätzlich benötigt wird eine Standard GSM Antenne,je nach Anforderung, mit oder ohne Verstärkung.

(3) SIM Karte vom Provider T-Mobile (bietet mit dem M2MConnectarif zugeschnitteneGPRS Konditionen an) oder anderen Providern.

(4) Funktionsbausteinen für die GPRS Kommunikation (TB-GRPS-xx).(5) Kommunikationskabel zwischen Steuerung und GPRS Endgerät.

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InternetPC

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Programmier-system

Protokollier-system

Leit-system

Internet

TCP/IP Netzwerk

Firewall

Firewall

GPRSProvider

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RS

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PANASONICUnterstation ..n

GP

RS

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Der Datenaustausch erfolgt im gesamten NetzwerkFür alle Aufgaben reicht auch ein Computer

Internet PC mitGPRSmanagerund OPC-Server

Programmier PCfür Wartung,Parametrierungund Program-mierung derUnterstationen

PC für Prozess-leitsystem

PC für dieProtokollie-rung der Daten


So kann das GPRS System im Netzwerk aussehen:

Wird die GPRS Unterstation mit einem Prozessleitsystem, einer Prozessvisualisierungoder einem Protokolliersystem eingesetzt, dann ist keine Zentrale SPS zurKommunikation mit der Unterstationen mehr notwendig. Die Installation derGPRSManager Software (mit integrierter OPC Funktion) im Prozessleitsystem oder imNetzwerk des Prozessleitsystems regelt den gesamten Datenverkehr mit denUnterstationen (nur möglich bei Windows basierenden Systemen). Die Kommunikation zuden GPRS Unterstationen erfolgt direkt über das Internet und dort über denabgesicherten IPsec Tunnel. Deshalb muss das Prozessleitsystem oder ein andererComputer im Netzwerk (siehe Bild) eine Standleitungsverbindung zum Internetunterhalten (DSL) und OPC fähig sein.

Die GPRSmanager Software mit OPC Server beinhaltet bereits die Kommunikations-bausteine für die Unterstation und die Einrichtesoftware für die GPRS Endgeräte(Einrichtung der Kennung des Endgerätes sowie Adresse des GPRSmanagers). DieEinrichtung kann so selbst innerhalb kürzester Zeit vorgenommen werden, weil lediglichdie Funktionsbausteine in der Steuerung parametriert werden müssen.

Mit dieser Lösung entfallen grundsätzlich bereits die Hardwarekosten für eineFernwirkzentrale mit SPS sowie das GPRS Endgerät für die Zentrale sowie diemonatlichen Gebühren für die GPRS Verbindung in der Zentrale. Hinzu kommt jedoch dieDSL-Verbindung in der Zentrale, die durch eine monatliche Flatrate abgedeckt werdenkann und damit bei der anfallenden Datenmenge bereits ab zwei Unter-stationengünstiger als alle anderen Telekommunikationslösungen ist (ab € 25,00 / Monat je nachVertrag für die Kommunikation mit a l l e n GPRS Unterstationen).

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Wann kommt diese Lösung sinnvollerweise zum Einsatz?1. Wenn bereits ein Internetanschluss besteht ab einer Außenstation2. Für neue GPRS Installationen

SPSProzessleitsystembenötigt einen OPC Server mit

integriertem GPRSmanager sowiefesten Internetzugang über DSL IEC60870-5-101/4, TCP/IP,

RS232, RS485, CANOpen,Modbus, Profibus DPSlave,

RFC 1006, 3964R, MPI

Digitale und analoge E/A

Prozessanlage

DSL Verbindung Internet

Panasonic SPS

GPRS

Datenaustausch mit Prozessleitsystem über GPRS

I N T E R N E T


Vorteile dieser Lösung:

§ Im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungen mit Fernwirkzentralen fallen nur einBruchteil der Übertragungskosten für die Zentrale an. Die bestehende, kostengünstigeInternet Technologie mit DSL-Flatrates bietet sehr günstige Tarife an (monatlicheGebühren liegen selbst bei vielen Unterstationen meist in Regionen von € 20,00 bis €30,00).§Hardwarekosten für SPS-Zentrale entfallen vollständig.§ Kein „Polling“ Verfahren wie bei anderen, z.B. der Standard Modbus Lösung.

Unterstationen senden selbstständig Daten und Alarmmeldungen an die Zentrale undreduzieren damit die Übertragungskosten wesentlich.§Unterstationen verwenden ein offenes, optimiertes Modbus Protokoll, das den

entscheidenden Nachteil von Modbus umgeht: Modbus Unterstationen müssen gepollt(von der Zentrale abgefragt) werden und sind dadurch für ein Alarmhandling nichtgeeignet. Panasonic Unterstationen senden Daten und Alarmmeldungenereignisgesteuert.§ Es werden ausschließlich private IP-Adressen der Provider benutzt. Ein Angriff der

Unterstationen über das Internet ist deshalb nicht möglich.§Unterstationen sind nur „Clients“ und keine Server. Clients können im Internet nicht

„gescannt“ werden.§Unterstationen sind immer „Online“, da sie selbst für die Verbindung zur Zentrale

sorgen.

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Zentrale ohne Internetanschluss

Sie verfügen über keinen direkten Internetzugang, der genutzt werden kann

Sie möchten eine herkömmliche SPS-Kopfstation

ODER

Einsatz dieser Lösung nur sinnvoll bei:

Maximal 10 bis 20 kleinen UnterstationenKalkulierbaren monatliche Fixkosten durch M2M Tarife

(ab ca. € 15 für 4 Unterstationen)SPS Zentrale mit GPRS Endgerät erforderlich

Kommunikation mit vorhandenen PLT Systemen über Bussysteme


GPRS mit herkömmlicher Kopfstation:Der Fernwirkkopf besteht aus einer SPS mit Netzwerkanschluss an das vorhandene PLTSystem sowie einem GPRS Endgerät (zwingende Voraussetzung ist GSM Empfang inder Zentrale).

Die Übertragungskosten für die Zentrale richten sich nach dem Datenverkehr mit denUnterstationen. Bei 4 Unterstationen, die ihre Daten durchschnittlich alle 15 Minutenübertragen, liegen die Kosten bei mindestens € 10,90 + MwSt. Das gesamteDatenaufkommen aller Unterstationen entspricht dem Datenaufkommen der Zentrale.

Hinweis: Diese Lösung wird bei mehr als 10 Unterstationen unrentabel!

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GPRS Endgerät mit Antenne (2)Zentrale, z.B. Panasonic CPU (1)

PLTPC




Wie sieht die GPRS Zentrale aus?



Unterstation und Endgerät sowieEndgerät und AntenneSchnittstelle (6)

GPRS Bausteine für die Zentrale:(1) Zentrale (Speicherprogrammierbare Steuerung), optional mit zusätzlichem

Datenspeicher für die Langzeithaltung der Daten (bis zu 2 MByte bei FP-Sigma). DiePanasonic Steuerung muss mit einer zweiten Kommunikationsschnittstelle ausgerüstetsein. Eingesetzt werden können die CPU‘s der Serie FP0, FPX, FP-Sigma, FP2. Hinzukommt die Schnittstelle (6) zum Prozessleitsystem, der Prozess-visualisierung oder demProtokolliersystem.

(2) GPRS Endgerät von Dr. Neuhaus (nur mit diesem Gerät ist eine GPRSKommunikationen möglich!), zusätzlich benötigt wird eine Standard GSM Antenne, jenach Anforderung, mit oder ohne Verstärkung.

(3) SIM Karte vom Provider T-Mobile (bietet mit dem M2MConnect Tarif zugeschnitteneGPRS Konditionen an) oder anderen Providern.

(4) Funktionsbausteine für die GPRS Kommunikation (TB-GRPS-xx) und Einrichtung für denGPRS Betrieb zwischen den Steuerungen (Einmalige Kosten von € 200 pro CPU).

(5) Kommunikationskabel zwischen Steuerung und GPRS Endgerät.(6) Zusätzliche Schnittstelle und Schnittstellenkabel für die Kommunikation zwischen der

Steuerung und dem Prozessleit-, Prozessvisualisierungs- oder Protokolliersystem +eventuell OPC Server für die genannten Systeme.

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Unterstation, z.B. Panasonic CPU (1)



GPRS Endgerät mit Antenne (2)


Wie sieht die GPRS Unterstation aus?



Unterstation und Endgerät sowieEndgerät und Antenne

GPRS Bausteine für Unterstation:(1) Unterstation (Speicherprogrammierbare Steuerung), optional mit zusätzlichem

Datenspeicher für die Langzeithaltung der Daten (bis zu 2 MByte bei FP-Sigma). DiePanasonic Steuerung muss mit einer zweiten Kommunikationsschnittstelle ausgerüstetsein. Eingesetzt werden können die CPU‘s der Serie FP0, FPX, FP-Sigma, FP2.

(2) GPRS Endgerät von Dr. Neuhaus (nur mit diesem Gerät ist eine GPRSKommunikationen möglich!), zusätzlich benötigt wird eine Standard GSM Antenne, jenach Anforderung, mit oder ohne Verstärkung.

(3) SIM Karte vom Provider T-Mobile (bietet mit dem M2MConnect Tarif zugeschnitteneGPRS Konditionen an) oder anderen Providern.

(4) Funktionsbausteine für die GPRS Kommunikation (TB-GRPS-xx).(5) Kommunikationskabel zwischen Steuerung und GPRS Endgerät.

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Wann kommt diese Lösung sinnvollerweise zum Einsatz?1. Bei weniger als 20 Außenstationen (bei mehr als 10 gibt es günstigere Einsatzvatianten)2. Wenn der Anwender selbst keinen Internetanschluss für den Betrieb von GPRS wünscht3. Wenn bisherige GSM Lösungen 1:1 durch GPRS ersetzt werden sollen


Datenaustausch von SPS zu SPS über GPRS

SPS

Prozessanlage


Panasonic SPS (n) Panasonic SPS (n + 1)

IEC60870-5-101/4, TCP/IP,RS232, RS485, CANOpen,Modbus, Profibus DPSlave,

RFC 1006, 3964R, MPI

SPSSPS

Prozessanlage


IEC60870-5-101/4, TCP/IP,RS232, RS485, CANOpen,Modbus, Profibus DPSlave,

RFC 1006, 3964R, MPI GPRS GPRS

Die GPRS Vermittlung übernimmt der von Panasonic mit entwickelte GPRS Manager.Der Server mit GPRSmanager steht in einem klimatisierten Rechenzentrum in Nürnbergund organisiert die Verbindung zwischen den Unterstationen. GPRS Gebühren oderandere Übertragungskosten fallen nur an den Unterstationen und der Zentrale, nichtjedoch für den Server an. Für den Anwender selbst bleibt dieser Server im Hintergrund,für die Aufrechterhaltung des Betriebes garantiert Panasonic. Die Einrichtungs- undBetriebsgebühren liegen bei einmalig € 200 pro Station.

Diese Art der Kommunikation lohnt sich im Schnitt nur für maximal 10 bis 20Unterstationen (je nach Datenaufkommen), die untereinander und mit dem Leitsystemüber eine Zentral-SPS kommunizieren. Dabei ist zu beachten, dass auf der Zentral-SPSdie gesamte Kommunikation der Unterstationen zusammen läuft und damit natürlich dieGPRS Übertragungskosten höher sind. Hierfür sind jedoch mittlerweile günstige Tarifeverfügbar. Das Protokoll für die Datenübertragung selbst ist optimiert, damit der„Overhead“ möglichst gering bleibt und nicht unnötig hohe Kosten produziert werden.

Wir empfehlen deshalb bei mehr als 10 Stationen (abhängig von der Datenmenge) einProzessleitsystem mit integriertem GPRSmanager zu verwenden. (sieheAnwenderintegration (II), Der GPRSmanager kann grundsätzlich in das eigeneProzessleitsystem integriert werden, falls dieses OPC fähig ist und über einen ständigenInternetanschluss verfügt.

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Unterstations-größe

Meldun-gen

Zähl-werte

BefehleMess-werte

Stell-werte

Übertragungs-zeitraster

GPRSDatenvolumen/

MonatKlein 16 1 16 1 0 15 Min < 1 MbyteMittel 32 2 16 2 1 5 Min < 2 MbyteGroß 64 3 32 8 2 1 Min < 10 Mbyte

Übersicht anfallendes Datenvolumen pro Monat für Unterstationen

GPRS – Kosten

ProviderGrundpreisMonatlich

Gesamtpreisfür 1 Mbyte


Gesamtpreisfür 5 MByte


Abrechnungs-einheit (pro

Tag)T-Mobile 3,95 € 6,90 € 7,90 € 8,90 € 10,90 € 1 KByteVodafone 8,00 € 8,00 € 10,90 € 19,60 € 34,10 € 1 KByteE-Plus* 4,95 € 7,45 € 7,45 € 12,45 € 14,95 € 1 KByteo2 Germany* 9,86 € 9,86 € 9,86 € 9,86 € 9,86 € 100 KByte

Vergleich der GPRS Tarife bei gleichen Datenvolumen

Tarife:T-Mobile: M2MConnectVodafone: M2M1E-Plus: GPRS Card Tarifo2 Germany: Data-Pack-Volume 10

Stand: 31. August 2005, ohne Gewähr!

Alle Daten Stand 31.08.2005!

Bitte senden Sie Ihre Anforderungen per FAX oder e-mail an uns(FAX 08024-648-554; e-mail [email protected]).

Um die tatsächlichen GPRS Kosten zu ermitteln, benötigen wir folgende Angaben:Wie oft müssen die Daten pro Stunde übertragen werden: (1 Minuten-, 5 Minuten-, 15 Minuten-Takt etc.)Wie viele Meldungen, Zählwerte, Befehle, Meßwerte, Stellwerte etc. müssen Sie übertragen (s. o.)Mit wie viel zusätzlichen Alarmmeldungen pro Monat rechnen Sie im Schnitt

Aktuelle Tarife im Internet:T-Mobile: http://www.t-mobile.de/business/m2mconnect/1,6880,9371-_,00.htmlVodafone: http://www.vodafone.de/downloadarea/telemetrie_0205.pdfE-Plus*: http://www.eplus.de/frame.asp?go=/business_tarife/0/0_0/0_0.aspo2 Germany*: http://www.o2online.de/o2/kunden/tarifcheck/zusatzpacks/data/data-teaser-art.html

* Tarife sind nicht im Internet zu finden, da ausschließlich Geschäftskundentarife

Hinweis: Alle Tarife unverhandelt

mailto:[email protected])

http://www.t-mobile.de/business/m2mconnect/1,6880,9371-_,00.html

http://www.vodafone.de/downloadarea/telemetrie_0205.pdf

http://www.eplus.de/frame.asp?go=/business_tarife/0/0_0/0_0.asp

http://www.o2online.de/o2/kunden/tarifcheck/zusatzpacks/data/data-teaser-art.html

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Alle Tarife in €ohne MwSt.

GPRS – Kostenbeispiel

Kostenbeispiel der T-Mobile Internetseite:Neue GPRS Tarife der T-Mobile vom März 2005 machen den Einsatz von GPRS wirklichinteressant. Diese Tarife setzen sich zusammen aus dem monatlichen Grundpreis (€3,95 + MwSt.) plus einem monatlichen Aufpreis (je nach Auswahl M2M Data 1, Data 2,Data 5 oder Data 10). Günstigster T-Mobile Monatspreis € 6,90 + MwSt (€8,04). Es ist zuerwarten, dass andere Provider in Zukunft ähnliche Modelle anbieten werden.

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Für Rückfragen:Panasonic Electric Works Deutschland GmbHEmail: [email protected]: +49 (8024) 648 – 0Fax: +49 (8024) 648 – 553SPS-Hotline: +49 (8024) 648 – 748

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