SIMATIC PCS 7 PowerControl - Siemens...Schutzgeräte nach IEC 61850 an. Als Weltmarktführer...

SIMATIC PCS 7

SIMATIC PCS 7 PowerControlIntegration von Schaltanlagen in Prozessindustrien

Answers for industry.

BroschüreSeptember2013

Umschlag_Br_PowerControl_2013.indd 3 15.08.2013 12:58:37

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Totally Integrated Automation2

Totally Integrated Automation

Die Optimierung der Prozesse verbessert die Qualität, verkürzt die Produkteinführungszeiten und reduziert die Total Cost of Ownership.

Um in dem immer härter werdenden internationalen Wett-bewerb bestehen zu können, ist es heute wichtiger denn je, sämtliche Optimierungspotenziale über den kompletten Lebenszyklus einer Anlage hinweg konsequent auszuschöp-fen. Dabei ist die perfekte Balance zwischen Qualität, Zeit und Kosten zugleich der entscheidende Erfolgsfaktor.

Mit Totally Integrated Automation (TIA) von Siemens, einem lückenlosen Angebot perfekt aufeinander abge-stimmter Produkte, Systeme, Lösungen und Services für alle Hierarchieebenen der industriellen Automatisierung, sind Sie dafür bestens gerüstet.

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Totally Integrated Automation 3

Durch die Integration elektrischer Schaltanlagen mit Geräten für Schutz- & Steuerfunktionen nach dem Industriestandard IEC 61850 in TIA wird es möglich, Schaltanlagen- und Prozess-automatisierung in einem Prozessleitsystem zu vereinen.

Homogenes Bedienen und Beobachten über einen gemein-samen Leitstand, durchgängige Projektierung mit einem Engineering System sowie konsequente Nutzung von Hardwarekomponenten aus dem TIA-Produktportfolio bewir-ken signifikante Einsparungen bei den Investitions-, Betriebs- und Servicekosten.

Inhalt

Schaltanlagen in der Prozessindustrie . . . . . . . . . . . 4

Zusammenführung von Prozessleitsystem und Stations-Leitsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Schutz- und Schaltgeräte von Siemens . . . . . . . . . . 8

SIPROTEC Schutz- und Feldleitgeräte für Netz- und Maschinenschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

SIPROTEC 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

SIPROTEC Compact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

SIPROTEC 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Projektierung mit DIGSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Integration der Schutzgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Kommunikation in Schaltanlagen . . . . . . . . . . . . . 10

Switches für raue Industrieumgebung und energietechnische Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Stoßfreie Redundanz für PRP- und HSR-Netze . . . . . . 10

Netzwerksicherheit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

RUGGEDCOM–Switches speziell für energietechnische Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Systemkomponenten von SIMATIC PCS 7 PowerControl. . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

SIMATIC PCS 7 Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

SIMATIC PCS 7 Operator Station für PowerControl . . 12

Station Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Station Gateway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

SIMATIC PCS 7 PowerControl Bibliothek . . . . . . . . . . 15

IEC 61850 Schutzgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

SIMATIC PCS 7 PowerControl Engineering. . . . . . . . . 17

Integration der Schutzgeräte über PROFIBUS DP. . . . 19

Auswahlhilfe der Systemkomponenten. . . . . . . . . 20

Typische Konfigurationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Use Case 1 – Operator Station für PowerControl. . . . 21

Use Case 2 – Hochverfügbare Konfiguration mit Station Gateway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Use Case 3 – Standard-Konfiguration mit Station Gateway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Use Case 4 – Station Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Use Case 5 – Unterlagerte Integration über PROFIBUS DP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

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Schaltanlagen in der Prozessindustrie4

Schaltanlagen in der Prozessindustrie

Prinzipielle Struktur einer typischen Mittelspannungs-Schaltanlage

Typische Anwendungen

In vielen verfahrenstechnischen Anlagen besteht neben hohen Anforderungen an die Prozessautomatisierung auch die Notwendigkeit, die energieversorgenden Mittel-spannungs-Schaltanlagen in eine Gesamtautomatisierung einzubinden.

Bestandteil solcher Anlagen sind elektrische Verbraucher mit hohem Energieverbrauch, z. B.

• Großantriebe• Schwere Gebläse• Verdichter• Pumpen• Mühlen und Brecher• Große Zentrifugen• Elektrolyse- und Galvanikanlagen • Gebäude-Einspeisungen

Transformator Abzweig Motor KupplungLeitung Generator

Einspeisung

MV-Anlage

Reserve-TransformatorschutzSammelschienenschutz über rückwärtige Verriegelung

Sammelschienenschutz über rückwärtige Verriegelung möglich

Spannungs/FrequenzschutzLastabwurfLastzuschaltung

IED

G_P

CS

7_X

X_0

0351

IED

IED IED IED

IED IED IED

IED IED

M

G

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Schaltanlagen in der Prozessindustrie 5

Beispiele für elektrische Großverbraucher in unterschiedlichen Industrien

ChemiePumpen, Verdichter, Antriebe, Mittelspannungs-Einspeisung

Nahrung & GenussmittelZentrifugen, Pumpen, Kompresso-ren, Mittelspannungs-Einspeisung

Wasser und AbwasserPumpen, Gebläse, Mittelspannungs-Einspeisung

Glas und SolarElektrische Heizung, Antriebe, Mittelspannungs-Einspeisung

Öl & GasKompressoren, Pumpstationen, Mittelspannungs-Einspeisung

PharmazieInfrastruktur, Gebäude-Einspeisung

ZementBrecher, Rohrmühlen, Drehöfen, Mittelspannungs-Einspeisung

Papier und ZellstoffAntriebe, Mittelspannungs-Einspeisung

StahlAntriebe, Mittelspannungs-Einspeisung

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Zusammenführung von Prozessleitsystem und Stations-Leitsystem6

Zusammenführung von Prozessleitsystem und Stations-Leitsystem Aufgabe der Schutzgeräte

Die Aufgabe von Schutzeinrichtungen ist es, betriebsmäßig auftretende Überströme zwar zuzulassen, aber eine unzuläs-sige Belastung von Leitungen und Geräten zu vermeiden. Wegen gefährlicher Auswirkungen im Kurzschlussfall müssen die betroffenen Betriebsmittel innerhalb kürzester Zeit abge-schaltet werden. Andererseits soll durch einen Fehler nur für möglichst wenige Verbraucher die Versorgung unterbrochen werden. Hierzu müssen die im Netz vorhandenen Schutz-geräte den Fehler erkennen, selbst abschalten oder Auslöse-befehle für die zugehörigen Schalter abgeben.

Als Schutzgeräte für das Steuern, Schalten, Messen und Automatisieren kommen sog. "Intelligent Electronic Devices" (IEDs) zum Einsatz. Das sind intelligente Geräte, die anormale Betriebszustände und Fehler erfassen und eigenständig dar-auf reagieren. Dies wird erreicht durch umfassendes Diag-nostizieren und Melden sowie sicheres, schnelles und selek-tives Abschalten der gestörten Anlagenteile. Diese Schutz-technik wird im Allgemeinen in Versorgungsnetzen > 1 kV ein-gesetzt. Hierbei werden die relevanten Größen indirekt mit Strom- und Spannungswandlern erfasst. Als aktive Elemente werden Leistungsschalter und Schutzgeräte eingesetzt.

Durch passende Auswahl der Schutzgeräte entsprechend den technologischen Aufgaben können auch umfassende und komplexe Schaltanlagen konzipiert werden, die den Anforderungen in industriellen Anlagen gerecht werden.

Internationaler Standard IEC 61850

Für die Integration der Schutzgeräte hat sich die Norm IEC 61850 weltweit als Kommunikationsstandard am Markt etabliert. Diese Norm der International Electrotechnical Commission (IEC) beschreibt ein Ethernet-basiertes Übertra-gungsprotokoll für die Schutz- und Leittechnik in elektrischen Schaltanlagen der Mittel- und Hochspannungstechnik (Stationsautomatisierung). Das Protokoll IEC 61850 enthält umfassende Definitionen und hat als Zielsetzung:

• Interoperabilität zwischen Geräten unterschiedlicher Hersteller

• Langfristige Investitionssicherheit• Effizienter Austausch objektorientierter Datenmodelle

Die Norm wurde in Zusammenarbeit mit Herstellern und An-wendern definiert, um Schutztechnik, Kommunikation und Steuerung von Schaltanlagen auf eine einheitliche, zukunfts-sichere Basis zu stellen. Alle namhaften Hersteller bieten Schutzgeräte nach IEC 61850 an. Als Weltmarktführer verfügt Siemens über besonders große Erfahrung auf diesem Gebiet.

Klassische Lösung – getrennte Systeme

In der Praxis werden für die Überwachung und Steuerung der Schaltanlagen und für die eigentliche Prozessautomatisierung unterschiedliche Systeme eingesetzt – ein Prozessleitsystem für den Prozessteil und ein Stations-Leitsystem für den Ener-gieteil der Anlage.

Damit treffen in einer Anlage zwei unabhängige Automatisie-rungswelten aufeinander, die jedoch technologisch eng ver-koppelt sind.

Für die Betriebsmannschaft und den Betrieb heißt das:

• Getrennte Welten für Prozess- und Energieteil der Anlage – aber ein Prozess, der effizient gefahren werden soll

• Getrennte Zuständigkeiten bezüglich Bedienen und Beob-achten, Wartung/Instandhaltung – aber eine Anlage, die optimal laufen soll

• Hoher Integrationsaufwand (Engineering, Inbetrieb-setzung)

• Größeres Projektrisiko (Abstimmung, Informations-austausch, Verantwortung)

• Höhere Lebenszykluskosten durch zwei getrennte Sys-teme, die über den Prozess und die Anlage verknüpft sind

Das erschwert den Menschen in der Anlage eine optimale Führung des Gesamtprozesses und verursacht ständig höhere Kosten – und das über den gesamten Lebenszyklus der Anlage.

Bedienen und BeobachtenProzess

Feld Swg

Swg: Switchgear (Schaltanlage)

Drive Motor IED 1Proto-koll 1

Proto-koll 2

... Proto-koll n

IED 2 IED 3 IED n

Prozess Energie

ANLAGE

Bedienen und BeobachtenEnergie

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Zusammenführung von Prozessleitsystem und Stations-Leitsystem 7

Zusammenführung von Prozessleitsystem und Stations-Leitsystem. Die Einbindung ist auf mehrere Arten möglich: direkt am Anlagenbus, über Station Gateway, über Station Controller oder über PROFIBUS DP.

Integrierte Lösung – ein System für beide Welten

Mit SIMATIC PCS 7 PowerControl gibt es jetzt eine Lösung für elektrische Schaltanlagen mit Geräten für Schutz- & Steuer-funktionen (IEDs, Intelligent Electronic Devices), basierend auf dem Standardprotokoll IEC 61850. Durch eine homogene Einbindung der Schaltanlagenautomation in das Prozessleit-system SIMATIC PCS 7 werden die beiden Automatisierungs-welten zusammengeführt; der Integrationsgrad der Gesamt-anlage wird erhöht.

Integrierte Lösung

Schaltanlagen- und Prozessautomatisierung erhalten eine einheitliche Bedienoberfläche. Dies ermöglicht eine ganzheit-liche Kontrolle der Anlage und minimiert die Gefahr von Be-dienfehlern. Die Vereinheitlichung der Systemplattform für Prozess und Energie löst die Probleme, die aus der klassischen Trennung resultieren, und sie reduziert den Engineering- und Wartungsaufwand – mit positivem Effekt auf die Lebens-zykluskosten.

SIMATIC PCS 7

Automatisierungs-system S7-4xxFH, redundant

Operator Station Clients

Anlagenbus

Terminalbus

Operator Station Server, redundant

Engineering undMaintenance Station

PowerControl Server, redundant

Process Control - SIMATIC PCS 7 Power Control - SIMATIC PCS 7 PowerControl

Schaltanlagen

PRO

FIBU

S D

P

SIP

RO

TEC

IED

s

PAC 4200

SENTRON WL

SchaltanlagenSchaltanlagen

Ethernet LWL Ethernet LWL Ethernet LWL

Schaltanlagen

Station Controller

Automatisierungs-system S7-4xx

TCP/IPIEC 61850

TCP/IPIEC 61850

TCP/IPIEC 61850

Feldbus PA/FF

StationGatewaysingle/redundant

Standard +Safety I/O


Bedienen und BeobachtenProzess + Energie

Feld Swg

Swg: Switchgear (Schaltanlage)

Drive Motor

Feldbus ANLAGE IEC 61850

IED 1 IED 2 IED 3 IED n

Nutzen von SIMATIC PCS 7 PowerControl

■ Einfachere Anlagenstrukturen mit höherem Integrationsgrad der Anlage

■ Mehr Transparenz in den technologischen Abhängig-keiten Prozess � Energie

■ Durchgängiges Engineering und vereinfachte Inbetriebnahme

■ Einheitliche Prozessführung mit minimiertem Risiko von Bedienfehlern

■ Geringerer Administrations-, Service- und Schulungs-aufwand

■ Effektives Energiemanagement (Auswertung der Verbrauchswerte der IEDs)

■ Deutlich verringerte Life-Cycle-Kosten

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Schutz- und Schaltgeräte von Siemens8

Schutz- und Schaltgeräte von Siemens

SIPROTEC Schutz- und Feldleitgeräte

SIPROTEC Schutz- und Feldleitgeräte für Netz- und Maschinenschutz

Das umfassende Portfolio an SIPROTEC Schutzgeräten eignet sich für alle Aufgaben im Abzweig: Schützen, Steuern, Messen und Automatisieren.

Alle Geräte der Reihen SIPROTEC 4, SIPROTEC Compact und SIPROTEC 5 unterstützen den Standard IEC 61850 und können ring- und sternförmige Kommunikationsstrukturen bilden.

Zur Projektierung und Inbetriebnahme aller SIPROTEC Geräte steht das gemeinsame Bedienprogramm DIGSI zur Verfü-gung.

SIPROTEC 4Mit mehr als einer Million Geräten im Einsatz hat sich SIPROTEC 4 zum Standard für digitale Schutztechnik ent-wickelt. Schutz-, Steuerungs-, Mess- und Automatisierungs-aufgaben sind bei SIPROTEC 4 in einem Gerät vereint. Möglich sind unter anderem:

• Überstromzeitschutz• Distanzschutz• Leitungsdifferenzialschutz• Transformatorschutz • Sammelschienenschutz• Maschinenschutz

SIPROTEC CompactDie besonders kompakte Gerätereihe bietet flexible Schutz-funktionen auf kleinstem Raum. Die Geräte sind als Haupt-schutz und als Backup-Schutz einsetzbar.

SIPROTEC 5Die SIPROTEC 5-Reihe baut auf der langen Felderfahrung der SIPROTEC-Gerätereihen auf und ist speziell für die neuen Anforderungen moderner Netze ausgelegt. Dank der hohen Modularität von Hard- und Software kann die Funktionalität während des gesamten Life Cycle immer wieder auf die sich verändernden Anforderungen angepasst werden. Neben dem zuverlässigen, selektiven Schutz und umfassenden Automa-tisierungsfunktionen bietet SIPROTEC 5 eine umfangreiche Datenbasis für den Betrieb und die Überwachung moderner Stromnetze.

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Schutz- und Schaltgeräte von Siemens 9

Projektierung mit DIGSI

Als Engineeringsoftware für alle relevanten Aufgaben ist DIGSI zugleich Schnittstelle zwischen dem PC des Benutzers und den SIPROTEC Geräten. Speziell für den Einsatz in der Industrie und in der Energieversorgung konzipiert, macht DIGSI die Parametrierung und Auswertung der SIPROTEC Geräte denkbar einfach. Die Software gibt es als DIGSI 4 für die SIPROTEC 4- und als DIGSI 5 für die SIPROTEC 5-Geräte-familien.

Mit der intuitiven Bedienoberfläche lassen sich alle in den Phasen Design, Implementierung, Inbetriebsetzung und Betrieb anstehenden Aufgaben perfekt meistern, z. B.:

• Erstellung eines Single Line-Diagramms• Verschaltung des Gerätes mit der Primäranlage• Anpassung der Gerätehardware• Festlegung des Kommunikationsnetzwerkes• Erstellung der Automatisierungs- und Verriegelungs-

funktionen• Gestaltung individueller IEC 61850-Strukturen• Festlegung der Geräteparameter• Testen des Gerätes mit der Test-Suite

Mit dem IEC 61850-Systemkonfigurator werden die Netz-werkstruktur sowie der Umfang des Datenaustausches zwi-schen den Teilnehmern einer IEC 61850-Station festgelegt.

Mit dem von SIMATIC PCS 7 schon bekannten Logikeditor CFC lassen sich Verriegelungen und Schaltfolgen projektieren bzw. Informationen verknüpfen oder ableiten.

Auch die Darstellung und Auswertung von Störfallaufzeich-nungen digitaler Schutzgeräte im Comtrade-Format ist mög-lich.

Über die Export-Schnittstelle in DIGSI können die für die Integration in PCS 7 PowerControl relevanten Daten der SIPROTEC-Geräte als SCD-Datei exportiert und anschließend in das PCS 7 PowerControl Engineering importiert werden.

Engineeringsoftware DIGSI

Mögliche Kommunikationsarten Stern und Ring

Integration der Schutzgeräte

SIPROTEC Geräte haben flexible Kommunikationsmöglich-keiten. Sie unterstützen die EMV-unempfindliche Lichtwellen-leitertechnik und erlauben den Aufbau redundanter Ring-strukturen. Bei Geräten mit integriertem Switch ist die Mon-tage besonders einfach, der Aufbau besonders kompakt und robust.

Die Schutzgeräte können über abgestufte Netzwerkstruktu-ren in eine Gesamtkonfiguration integriert werden, z. B. in Form von Stern-, Ring- oder Stern-Ring-Strukturen – auch mit doppelt ausgeführten Ringen. Somit lassen sich unterschied-liche Anforderungen bezüglich der Verfügbarkeit berücksich-tigen.

Typische Beispiele für die Integration von Schutzgeräten über unter-schiedliche Netzwerkstrukturen in eine Gesamtkonfiguration

Neben den SIPROTEC Schutzgeräten von Siemens können – dank der Standardisierung auf Basis IEC 61850 – auch Geräte anderer Hersteller in PCS 7 PowerControl integriert werden. Dazu sind unter Umständen gerätespezifische Anpassungen erforderlich.

Stern-Konfiguration redundant elektrisch

Stern-Konfiguration redundant optisch

Ring-Konfiguration redundant optisch

Kupfer-Ring

Patch-Kabel

Standby-Verbindung

Standby-Verbindung

Integrierter Switch

FO-Kabel

Fiber Optic-Ring Fiber Optic-Ring

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Kommunikation in Schaltanlagen10

Kommunikation in Schaltanlagen

Switches der Produktlinie SCALANCE X-300EEC und SCALANCE XR-300EEC

Switches für raue Industrieumgebung und energietechnische Anlagen

Die Switches der Produktlinie SCALANCE X-300EEC/ XR-300EEC (Enhanced Environmental Conditions) sind managed Industrial Ethernet Switches in Schutzart IP30 bzw. IP20, die sowohl für den Einsatz in rauen Industrieumgebun-gen mit PROFINET als auch für den Einsatz in Energieschaltan-lagen mit IEC 61850 ausgelegt sind. Sie ermöglichen die Kom-munikation von Schalt- und Schutzgeräten in Nieder- und Hochspannungsschaltanlagen. Die Switches erfüllen alle not-wendigen EMV-Zulassungen für diesen Anwendungsbereich (IEC-Standard 61850-3). Die Geräte für erhöhte Verfügbar-keitsanforderungen werden mit redundanten Weitbereichs-netzteilen (für DC 60 bis 250 V/AC 100 bis 240 V) angeboten. SCALANCE X-300EEC Switches können mit geeigneter Lackie-rung (Conformal Coating) auch bei erhöhter Belastung der Umgebungsluft eingesetzt werden und sind als Kompaktgerät sowie als modulares 19“-Rack-Gerät erhältlich.

Stoßfreie Redundanz für PRP- und HSR-Netze

Redundante Netzwerkstrukturen erhöhen die Netzverfügbar-keit, implizieren aber meist kurzzeitige Verzögerungen bei der Datenübertragung, wenn bei Ausfall einer Verbindung auf einen anderen Netzwerkpfad umgeschaltet wird.

Mit Hilfe von Redundant Network Access (RNA) für Hardware und Software, die sowohl das Redundanzprotokoll PRP (Parallel Redundancy Protocol) als auch HSR (High-availability Seamless Redundancy Protocol) unterstützen, sind derartige Telegrammverzögerungen vermeidbar.

Beispielkonfiguration redundante Netztopologie mit PRP- und HSR-Kommunikation

Switche der Familie SCALANCE X204RNA EEC gibt es in Varianten für zwei getrennte Netzwerke (PRP) sowie für ringförmige Netzwerke (HSR).

Weitere RNA-Produkte für den direkten Anschluss von End-geräten sind:

• Kommunikationsprozessor (CP) für die Anbindung eines Controllers SIMATIC S7-400 oder S7-400H an parallele Netzwerke über PRP

• SOFTNET-IE RNA als Softwareprodukt, das die PC-Einbin-dung in redundante, parallele Netzwerkstrukturen auf Basis PRP ermöglicht

Für erweiterte Umgebungsbe-dingungen, z.B. EMV-Belastung

IP-KameraSchutzgerät

mit HSR 1)

Schutzgerät ohne HSR 1)

PRP-Kommunikation

HSR-Kommunikation

Server mit SOFTNET-IE RNA

SIMATIC S7-400 mit CP 443-1RNA

G_I

K10

_XX

_103

44

Industrial Ethernet

SCALANCE X204RNA

SCALANCE X204RNA EEC

PC

1) High-Availability Seamless Redundancy Protocol

SCALANCE XR-300 EEC

SCALANCE X204RNA EEC

SCALANCE XR-300

SCALANCE X204RNA

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Kommunikation in Schaltanlagen 11

Geräte mit "Security Integrated": Security Module SCALANCE S und Security CP 443-1 Advanced für S7-400 bzw. CP 1628 für PCs

Netzwerksicherheit

Durch die zunehmende Vernetzung von Automatisierungs-anlagen und die Nutzung offener Standards wird der Schutz der Automatisierungssysteme immer wichtiger. Unbefugte Zugriffe – sowohl von Personen als auch von Schadsoftware –müssen unterbunden werden, um Manipulationen oder Datenspionage zu verhindern bzw. die Anlagenverfügbarkeit nicht zu gefährden.

Um teure Anlagenstillstände, Verlust von Know-how sowie Schäden an Mensch, Maschine oder Umwelt zu vermeiden, sind Konzepte zum Schutz der Automatisierungsanlagen und insbesondere der Netzwerke unumgänglich. Dies umfasst die Kontrolle aller Schnittstellen, z. B. zwischen Büro- und Anla-gennetzwerk oder für die Fernwartung über das Internet. Zu den gebräuchlichen Schutzmaßnahmen gehören der Einsatz von Firewalls und der Aufbau einer DMZ (Demilitarisierte Zone = sicherheitstechnisch abgeschirmte Zone). Die indus-trietauglichen Security Modules der Produktlinie SCALANCE S sind speziell für diese Anwendungsfälle ausgelegt.

• SCALANCE S602 mit Firewall• SCALANCE S612 zusätzlich mit VPN-Funktion zum Schutz

vor Manipulation oder Spionage • SCALANCE S623 als Variante mit zusätzlichem DMZ-Port.

Die DMZ dient zur Bereitstellung von Daten für andere Netze, ohne direkten Zugang zum Automatisierungsnetz zu gewähren, und erhöht so die Sicherheit.

RUGGEDCOM Switches

Die sicherheitstechnische Segmentierung des Anlagennetz-werks in einzelne geschützte Automatisierungszellen (Zellen-schutzkonzept), dient der weiteren Risikominimierung. Die Aufteilung der Zellen und die Zuordnung der Geräte wird nach Kommunikations- und Schutzbedarf ausgeführt. Neben den Security Modules der Produktlinie SCALANCE S können auch Kommunikationsprozessoren für SIMATIC Controller ein-gesetzt werden, die mit zusätzlichen Security-Funktionen aus-gestattet sind, z. B. CP 443-1 Advanced für SIMATIC S7-400. Mit dem Security CP 1628 für PCs oder dem SOFTNET Security Client können auch sichere VPN-Verbindungen von PCs oder Bedienstationen zu den durch SCALANCE S oder Security CPs geschützten Zellen aufgebaut werden.

RUGGEDCOM Switches speziell für energietechnische Anlagen

Die managed Industrial Ethernet Switches der Produktlinie RUGGEDCOM wurden speziell für energietechnische Anlagen entwickelt. Sie sind sehr robust (Metallgehäuse/lüfterlos) und zeichnen sich durch einen hohen Temperaturbereich (-40 bis +85°C) aus.

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Systemkomponenten von SIMATIC PCS 7 PowerControl12

Systemkomponenten von SIMATIC PCS 7 PowerControl

Umfassendes und aufeinander abgestimmtes Produkt-Portfolio als Basis für maßgeschneiderte Lösungen mit SIMATIC PCS 7 PowerControl

Basis für eine maßgeschneiderte Lösung bei der Integration von Schaltanlagen mit SIMATIC PCS 7 PowerControl in das Prozessleitsystem SIMATIC PCS 7 ist ein abgestimmtes Produkt-Portfolio aus Hardware- und Softwarekomponenten.

Durch geeignete Kombination von PCS 7-Standardprodukten und PCS 7 PowerControl-Produkten können Lösungen für die spezifischen Anforderungen der Anlage und des Kunden erstellt werden.

SIMATIC PCS 7 Controller

Die unterschiedlichen SIMATIC PCS 7 Controller werden in ihrer skalierbaren Ausprägung für die typischen Aufgaben der Prozessautomatisierung eingesetzt, lassen sich aber auch für die Automatisierung des Energieteils der Anlage nutzen. Die dafür zur Verfügung stehenden Konfigurationsmöglichkeiten können die spezifischen Anforderungen der jeweiligen An-wendung flexibel berücksichtigen.

Eine kostengünstige Lösung ist die unterlagerte Einbindung von Schutzgeräten am PROFIBUS DP in ein einfaches oder redundantes PCS 7 Automatisierungssystem S7-400 unter Verwendung der IEC 61850-Basisbibliothek. Für eine größere Anzahl von IEDs wird die Kombination von PCS 7 Controller mit Station Gateway unterstützt. Ist hohe Verfügbarkeit gefor-dert, können sowohl PCS 7 Controller als auch Station Gateway in redundanter Konfiguration genutzt werden.

Beispiel eines Anlagenbildes einer Mittelspannungs-Schaltanlage

SIMATIC PCS 7 Operator Station für PowerControl

Die SIMATIC PCS 7 Operator Stationen basieren auf modernen Industrial Workstations, die für den Einsatz als OS Single Station, OS Client oder OS Server optimiert sind und sowohl in Büro- als auch in Industrieumgebungen eingesetzt werden können. Durch die homogene Integration der Visualisierung von SIMATIC PCS 7 PowerControl in diese Operator Stationen werden Prozessleitsystem und Stations-Leitsystem auf der Betriebsführungsebene zusammengeführt.

Die Runtime Software der PCS 7 Operator Station erhält durch PCS 7 PowerControl zusätzlich die IEC 61850-Kommu-nikationstreiber und kann somit gleichzeitig mit den PCS 7 Controllern und den Schutzgeräten, den sogenannten Intelligent Electronic Devices (IED).

Hierbei stehen die Standard-Funktionen von SIMATIC PCS 7 natürlich auch für PCS 7 PowerControl zur Verfügung, z. B.:

• Bedienerführung über Bildhierarchie und Sammelanzeigen• Archivierung von Prozesswerten und Meldungen• Zeitsynchronisation der SIPROTEC-Schutzgeräte• Alarmmanagement mit Zeitstempelung an der Quelle• Zeitfolgerichtige Bearbeitung der Prozesswerte und

Alarme• Einheitliche Benutzerverwaltung mit SIMATIC Logon• Verriegelungs-Verknüpfung über PCS 7 Interlock-Bausteine

IEC 61850 Schutzgeräte

Station Gateway

Station Controller

SIMATIC PCS 7 Controller

PROFIBUS DP Driver Library

PowerControl Library

SIMATICPCS 7

Operator Station Runtime

SIMATICPCS 7

PowerControl Engineering

SIMATIC PCS 7 PowerControl

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Systemkomponenten von SIMATIC PCS 7 PowerControl 13

Die Integration der Schutzgeräte in die PCS 7 Operator Station erfolgt über Symbole und Bildbausteine (Faceplates), die sowohl für SIPROTEC Schutzgeräte als auch für Schutzgeräte anderer Anbieter gleichermaßen genutzt werden. Aus Sicht des Operators stehen technologische Funktionen wie Abzweig, Motor oder Transformator im Vordergrund – das tatsächlich verwendete Schutzgerät wird für den Opera-tor verdeckt.

Station Controller

Mit dem Station Controller für SIMATIC PCS 7 PowerControl lassen sich Schaltanlagen sehr flexibel und kostengünstig in das SIMATIC PCS 7-System integrieren. Er basiert auf dem als PCS 7 Controller freigegebenen "modular Embedded Control-ler" (AS mEC RTX). Dadurch bietet er die volle Funktionalität des leistungsfähigen Soft-PLC WinAC RTX, gepaart mit dem zukunftsweisenden Protokoll IEC 61850 zur Einbindung der Schaltanlage. So kann der Station Controller in kleineren Anla-gen ohne einen zusätzlichen Controller alle Automatisie-rungs- und Kommunikationsaufgaben bewältigen.

Der Station Controller verfügt über eine Vielzahl an Kommu-nikationsmöglichkeiten. Unter Ausnutzung der Standard-schnittstellen kann er über PROFINET, S7-Verbindung oder Zentral-IOs mit der Feldebene oder dem Operator System kommunizieren. Zum anderen ermöglicht er mit den offenen Protokollen IEC 61850 und IEC 60870 die Anbindung an die Schaltanlage oder an überlagerte Systeme.

Die Grundfunktionalität des Station Controllers ist die des Automatisierungssystems. Im Falle einer Schaltanlagen-Anbindung agiert der Station Controller zusätzlich als IEC 61850 MMS Client. Die IEDs sind IEC 61850 MMS Server.

Über den Station Controller als MMS Client sind alle über IEC 61850 bereitgestellten Variablen ansprechbar. Je nach Konfiguration werden Zeitstempel, Wert und Status der Variablen in das WinAC-Anwenderprogramm übertragen. Der Zeitstempel stammt dabei immer aus dem Schutzgerät.

Bei der Konfiguration des Datenhaushaltes unterstützt das mitgelieferte Konfigurationstool StatCon. Auf der PCS 7-Seite steht die zum Lieferumfang gehörende CFC-Bausteinbiblio-thek SC_DRV zur Verfügung. Die darin enthaltenen Treiber-bausteine ermöglichen die Weiterverarbeitung der Daten aus der Schaltanlage im Automatisierungsprogramm sowie die Diagnose des Station Controllers. Zusätzlich enthält diese Bibliothek spezielle Treiberbausteine für die Anbindung der SIMATC PCS 7 PowerControl Library (PCL). Daher ist der Ein-satz der PCL eine ideale Ergänzung zur Integration der Schalt-anlage mit dem Station Controller.

Der PC-basierte Station Controller vereint die Funktion eines PCS 7-Auto-matisierungssystems mit der Integration der Schutzgeräte bei einem sehr guten Preis-/Leistungsverhältnis

Die Protokolle IEC 61850 und IEC 60870 sind beliebig kombi-nierbar. Dadurch ist zum Beispiel auch eine zusätzliche Anbin-dung des Automatisierungssystems und der Schaltanlage an ein überlagertes System via IEC 60870-Slave möglich.

Schaltanlagen

Ethernet Lichtwellenleiter

Anlagenbus

StationController

S7-Kommunikation

IEC 61850-Kommunikation

IEC

618

50-

Sch

utzg

erät

e

SIMATIC PCS 7 PowerControl LibraryCFC-Pläne

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Station Gateway

Das Station Gateway für SIMATIC PCS 7 PowerControl bindet Intelligent Electronic Devices (IEDs), z. B. Schutzgeräte, in das Prozessleitsystem SIMATIC PCS 7 ein. Es eignet sich auch für redundante Konfigurationen und ist deshalb bevorzugt bei höheren Verfügbarkeitsanforderungen zu empfehlen. Mit einer maximalen Anzahl von 128 IEDs kann es zudem eine große Anzahl von Schutzgeräten anbinden.

Für den Datenaustausch mit dem Automatisierungssystem nutzt das Station Gateway S7-Verbindungen. Zur Kommuni-kation mit den Schutzgeräten wird das IEC 61850 MMS-Proto-koll verwendet.

Mit Hilfe des Station Gateways sind die relevanten Daten der Schaltanlage im Automatisierungssystem verfügbar, und kön-nen mit Hilfe von PCS 7-Standardmitteln bedient, beobachtet und archiviert werden.

Das Station Gateway agiert bei der IEC 61850 MMS-Kommunikation mit den IEDs als IEC 61850 MMS Client. Die IEDs bilden den Gegenpart, die IEC 61850 MMS Server. Über das Station Gateway sind alle via IEC 61850-Kommuni-kation bereitgestellten Variablen ansprechbar. Je nach Konfi-guration werden Zeitstempel, Wert und Status der Variablen übertragen. Der Zeitstempel stammt dabei immer aus dem Schutzgerät.

Das Station Gateway kommuniziert mit dem PCS 7 Automati-sierungssystem über dessen Kommunikationsbaugruppe CP 443-1 oder die interne Ethernet-Schnittstelle. Es werden dabei Standard-Kommunikationsmechanismen von SIMATIC PCS 7 genutzt.

Die für verschiedene Gerätetypen verfügbaren Treiber-bausteine sind für einen Standard-Variablenumfang vorpara-metriert, können jedoch für spezifische Projektanforderungen einfach umparametriert und erweitert werden. Die Kommuni-kationsbibliothek bietet auch umfangreiche Diagnose- und Alarmierungsmöglichkeiten. So werden z. B. Verbindungs-abbrüche zum Gateway, zu den IEDs oder Redundanzproble-me direkt im PCS 7-Meldesystem deponiert. Spezielle Treiber-bausteine in der Kommunikationsbibliothek ermöglichen überdies die Anbindung der SIMATIC PCS 7 PowerControl Library (PCL). Die PCL ist somit eine ideale Ergänzung zur Schaltanlagenintegration mit dem Station Gateway.

Das Station Gateway unterstützt eine größere Anzahl von Schutzgeräten sowie hohe Verfügbarkeit durch redundanten Aufbau

Schaltanlagen


Anlagenbus

IEC

618

50-

Sch

utzg

erät

e

StationGateway,redundant

IEC 61850- Kommuni-

kation

S7-Kommu-nikation

S7-400H

SIMATIC PCS 7 PowerControl Library

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Faceplates der SIMATIC PCS 7 PowerControl Bibliothek: Feeder, Motor, Generator

SIMATIC PCS 7 PowerControl Bibliothek

Die SIMATIC PCS 7 Power Control Library (PCL) enthält Bau-steine für die Automatisierung elektrischer Betriebsmittel von Schaltanlagen. Folgende Funktionen werden unterstützt:

• Abzweig (Feeder)• Motor• Generator• Transformator• Leitung• Synchronisiergerät• Sammelschiene

Für das PCS 7-konforme Engineering bietet die PCL techno-logische Bausteine für jedes Betriebsmittel, die mit dem CFC-Editor für die Verwendung mit PCS 7 Controller, Station Controller und Station Gateway projektiert werden. Sie kön-nen für Schutzgeräte von Siemens (SIPROTEC), aber auch für Schutzgeräte anderer Anbieter genutzt werden.

Zur Visualisierung an der SIMATIC PCS 7 Operator Station stehen bedienerfreundiche Symbole und Bildbausteine (sog. Faceplates) zur Verfügung, die dem Style der PCS 7-Standard-bibliothek APL entsprechen. Diese lassen sich homogen in ein PCS 7-Projekt integrieren und flexibel an die Eigenschaften der jeweiligen Schutzgeräte anpassen.

Die Faceplates dienen der Anzeige von

• Messwerten• Meldungen (Alarme, Warnungen) • Geräte-Status• Instandhaltungsrelevanten Informationen (Betriebs-

stunden, Schaltspiele, etc.)• Anwenderspezifischen Sichten

Alle technologischen Objekte bieten die Möglichkeit, instanz-spezifische Anwendersichten zu erstellen. Die Einheiten für Leistung, Spannung und Strom lassen sich projektspezifisch anpassen. Nicht vorhandene Werte können ausgeblendet werden. Pfeile zur Anzeige der Stromrichtung neben den Symbolen erhöhen die Übersichtlichkeit.

Abzweig/FeederDas Objekt FEEDER ist vielseitig verwendbar. Es kann für alle Einspeisungen oder Abgänge einer Sammelschiene genutzt werden, ist aber auch als einzelner Leistungsschalter, Erder oder Trenner konfigurierbar. Für schaltbare Maschinen-schütze ist es ebenfalls geeignet.

Das FEEDER-Faceplate bietet die Möglichkeit, Schalter flexibel darzustellen. Dazu stehen sechs Felder für bis zu fünf Schalter zur Verfügung.

Die dargestellten Schalter lassen sich über das Faceplate auch manuell ein- oder ausschalten.

MotorDas Objekt MOTOR basiert auf dem Objekt FEEDER. Die Motorfunktion wird durch die flexible Konfiguration der Felder angepasst.

GeneratorDas Objekt GENERATOR basiert auf dem Objekt FEEDER. Es lässt sich durch die flexible Konfiguration der Felder an die Funktion des Generators anpassen.

TransformatorDas Objekt TRAFO ist für alle Trafo-Schutzgeräte verwendbar. Das Faceplate dient nur zur Visualisierung, es sind keine Befehle implementiert.

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Faceplates der SIMATIC PCS 7 PowerControl Bibliothek: Leitung, Synchronisiergerät, Transformator

LeitungDas Objekt LINE ist für Leitungs-Differentialschutzgeräte ge-eignet. Das Faceplate dient nur zur Visualisierung, es sind keine Befehle implementiert.

SynchronisiergerätDas Objekt SYNC ist für Synchronisiergeräte bestimmt. Das Faceplate dient nur zur Visualisierung, es sind keine Befehle implementiert.

SammelschieneDas Objekt BUSBAR stellt eine Sammelschiene dar. Es gibt kein Faceplate für dieses Objekt. Das Symbol wird manuell ins Prozessbild kopiert und danach konfiguriert.

Visualisierung einer SchaltanlageDas Bild unten zeigt beispielhaft die Darstellung einer Schalt-anlage an der PCS 7 Operator Station. Die Darstellung der Schutzgeräte ist unabhängig vom Hersteller. Allgemein übliche, anschauliche Symbole werden vom Anlagenpersonal schnell verstanden und beherrscht. Ein hierarchischer Bild-aufbau unterstützt das intuitive Navigieren.

Beispiel eines Anlagenbildes einer Mittelspannungs-Schaltanlage mit Kurvenfenster und Faceplate eines Mittelspannungs-Motors

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Vorteile der Darstellung elektrischer Betriebsmittel über Symbole und Faceplates:

• Technologische Darstellung entsprechend der Denkweise des Anlagenpersonals

• Gleiche Bedienphilosophie sowie gleiches Look & Feel von Energie- und Prozessteil helfen Bedienfehler zu vermeiden

• Gleichartiges, vom Hersteller des Schutzgerätes unabhän-giges Bedienen und Beobachten, z. B. für Typ Abzweig (Feeder)

IEC 61850 Schutzgeräte

In SIMATIC PCS 7 PowerControl werden als Schutzgeräte nach IEC 61850 sowohl IEDs der SIPROTEC Familien von Siemens als auch entsprechende Geräte anderer Anbieter unterstützt. Fremd-Schutzgeräte werden wie Schutzgeräte von Siemens in SIMATIC PCS 7 PowerControl integriert und als technologische Objekte mit Symbolen und Faceplates dargestellt. Dies wird begünstigt durch die Standardisierung und die gleichartige Behandlung im Engineering sowie beim Bedienen und Beob-achten.

SIMATIC PCS 7 PowerControl Engineering

Die Projektierung eines typischen PCS 7 PowerControl Projek-tes setzt auf bekannten und bewährten Werkzeugen auf, die optimal miteinander zusammenspielen und ein effizientes Engineering unterstützen.

Die Konfiguration der IEDs erfolgt mit dem gerätespezifischen Konfigurationstool – bei den SIPROTEC Geräten von Siemens ist es DIGSI. Hierbei kann der Export der IED-Daten via SCD-/ ICD-Datei genutzt werden, um in weiteren Arbeitsschritten auf den bereits vorhandenen Informationen aufzusetzen. Je nach verwendeter Technologie müssen verschiedene Wege des Engineerings betrachtet werden:

• Operator Station für PowerControl• Station Gateway• Station Controller

Workflow beim Engineering der Operator Station für PowerControl

Engineering Operator Station für PowerControlBei PowerControl-Anwendungen mit der OS-Option basiert das Engineering auf der Data Base Automation-Technologie (DBA), die z. B. auch für PCS 7-Migrationen, bei PCS 7 OpenOS und bei PCS 7 TeleControl verwendet wird. DBA erweitert den Engineeringworkflow bezüglich der Inte-gration der Schutzgeräte (für Siemens IEDs, aber auch für IEDs anderer Anbieter). Über den Import der Schutzgerätedaten via SCD-File erfolgt das Anlegen der verschiedenen IED-Typen wie auch das Generieren der IED-Instanzen. DBA ermöglicht ein leistungsfähiges Massendaten-Engineering und führt beim Compile-Vorgang automatisch eine Reihe von Aktionen aus, die eine wesentliche Erleichterung für den Projekteur be-deuten, z. B.:

• Generieren der Technologischen Hierarchie und des Über-sichtsbereiches

• Anlegen der Symbole der technologischen Objekte, z. B. Feeder, Motor, Transformator

• Erzeugen der Verlinkung für jedes Symbol zum ent-sprechenden Faceplate

• Integration von Alarmen und Meldungen der IEDs ins Meldesystem

Konfiguration der IEDs

Anlegen DBA-Projekt

Anlegen IED-Geräte

ErstellenIED-Instanzen

Ergänzen Prozess-Info

Übersetzen OS

Erstellen TechnologischeHierarchie

ExportSCD-Datei

Anlegen PCS 7-Projekt

Anlegen Hardware-struktur und OS

Übersetzen und Laden inOS Server

DIGSI

SIMATIC Manager

DBA Tool

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Workflow beim Engineering von PCS 7 PowerControl mit Station Gateway(Symbole und Bildbausteine im entsprechenden OS-Bild generiert)

Engineering Station GatewayDie Projektierung einer PowerControl Anlage mit einem Station Gateway gestaltet sich besonders einfach: In NetPro wird die Verbindungsprojektierung vom Station Gateway zum PCS 7-Automatisierungssystem durchgeführt. Im CFC-Editor wird dann je IED ein Kommunikationsbaustein (SC_LINK) ein-gebaut und mit den angelegten NetPro-Verbindungs-IDs ver-sorgt.

Für das Automatisierungssystem wird im CFC-Editor ein Trei-berbaustein und ein technologischer Baustein (z. B. Feeder) angelegt. Der Treiber ist dann nur noch mit der IP-Adresse und dem IED-Namen zu versorgen. Bei Fremdgeräten muss even-tuell die IED-Adresse am Treiberbaustein angepasst werden.

Workflow beim Engineering von PCS 7 PowerControl mit Station Controller

Engineering Station ControllerBei der Projektierung einer PowerControl-Anlage mit dem Station Controller kommen zwei Tools zum Einsatz. Mit dem StatCon Tool werden zunächst die Gerätekonfigurationsdaten der IEDs aus DIGSI importiert. Dann wird ein technologisches Objekt (z.B. Feeder) angelegt und ein Betriebsmittel-kennzeichen vergeben.

Im CFC-Editor wird dann je Schutzgerät ein Treiberbaustein und ein technologischer Baustein (z. B. Feeder) angelegt und der Treiber mit dem entsprechenden Betriebsmittel-kennzeichen versehen.

Wie in SIMATIC PCS 7 üblich, werden mit dem Übersetzen und Laden automatisch die Symbole und die Bildbausteine im ent-sprechenden OS-Bild generiert.

Anlegen desSIMATIC PCS 7 Projekts

Übersetzenund Laden

VerbindungsprojektierungGateway ↔ AS in NetPro

Einbau SG_Link-Baustein +Parametrierung mit NetPro-Verbindungs-IDs

Anlegen Treiberbaustein +Technologischer Baustein (z. B. Feeder)

Konfiguration IP-Adresse + IED-Name am Treiberbaustein

SIMATIC Manager

Konfiguration der IEDs

Import der IED-Geräte-Konfiguration

Anlegen destechnolog.Objekts(z. B. Feeder)+ Vergabe BMK1)

Laden der Konfiguration in Station Controller

ExportICD-Datei

Anlegen Treiberbaustein+ technolog.Baustein (z. B. Feeder)

Konfigurieren des BMK1) am Treiberbaustein

1) BMK: Betriebsmittelkennzeichen

Übersetzenund Laden

DIGSI

SIMATIC Manager

StatCon

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Integration der Schutzgeräte über PROFIBUS DP

Integration der Schutzgeräte über PROFIBUS DP

Zusätzlich zur Standardlösung, basierend auf dem IEC 61850-Protokoll, wird im Rahmen von SIMATIC PCS 7 PowerControl auch die klassische Integration von Schutzgeräten über PROFIBUS DP unterstützt. Hierzu dient die PowerControl PROFIBUS DP Driver Library, die Treiberbausteine bereitstellt, um die Kommunikation zwischen einem PCS 7 Automatisie-rungssystem und den am PROFIBUS DP angeschlossenen SIPROTEC Schutzgeräten aufzubauen. Dieser Ansatz ist vor allem für solche Fälle vorgesehen:

• Weiterverwenden einer bestehenden PROFIBUS DP-Infra-struktur

• Vermeiden einer Komplettmodernisierung in bestehenden Anlagen

• Realisieren von Mischkonfigurationen aus PROFIBUS DP und IEC 61850 zur Anlagenerweiterung

Vom Engineering her entspricht dieser Ansatz einer üblichen PCS 7-Standardlösung, d. h. die Schutzgeräte werden über entsprechende Treiberbausteine eingebunden und wie ge-wohnt im CFC-Editor mit den technologischen Bausteinen der PowerControl-Library verbunden. Damit stehen für die Visua-lisierung auch die passenden Symbole und Bildbausteine zur Verfügung.

Unterstützt werden eine Vielzahl von SIPROTEC Schutzgerä-ten, z. B. der Serien 7SJ, 6MD, 7UM, 7UT, 7VE.

Aus Sicht des Operators werden die über PROFIBUS DP inte-grierten Schutzgeräte in gleiche Weise bedient und beobach-tet wie die über IEC 61850 integrierten IEDs. Die auf techno-logischen Objekten basierende Bedienoberfläche ist somit auch in Mischkonfigurationen beider Integrationslösungen durchgängig und einheitlich. Dies trägt wesentlich dazu bei, Bedienfehler zu vermeiden und die Betriebseffizienz der Anlage zu erhöhen.

Schaltanlagen

Anlagenbus

SIP

RO

TEC

Sch

utzg

erät

e

S7-400 SIMATIC PCS 7 PowerControl Library

PROFIBUS DP

PAC4200

SENTRON WL

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Auswahlhilfe der Systemkomponenten20

Auswahlhilfe der Systemkomponenten

Auswahlhilfe für verschiedene Möglichkeiten zur Integration von Schaltanlagen in SIMATIC PCS 7

Für das gesamte Spektrum von kleinen und einfachen bis hin zu umfangreichen und komplexen Anlagen für die Integration und Automatisierung von Mittelspannungs-Schaltanlagen können die verschiedenen Systemkomponenten von SIMATIC PCS 7 PowerControl flexibel miteinander kombiniert werden. Die Grafik oben unterstützt die Auswahl der Kompo-nenten für eine anwenderspezifische Lösung.

Integration von Mittelspannungs-Schaltanlagen in SIMATIC PCS 7

PowerControl-Produkte

Use Case 1

Station Controller <64 IEDs

nur Bedienen und Beobachten

ja

ja

neinRedundanz?

Embedded oder Standard-AS?

BuB und/oder Automatisieren?

Verknüpfung/Verarbeitung von IED-Daten im PCS 7 AS Anbindung via

PROFIBUS DP

Integration via IEC 61850

nein

Embedded Controller

Standard S7-400 AS

Station Gateway <128 IEDs

SIMATIC PCS 7 OS Server

SIMATIC PCS 7 AS

PowerControl Library PCL

PowerControl OS-Runtime

PowerControl OS-Engineering

PowerControl PROFIBUS DP Driver

Use Case 2 Use Case 3 Use Case 4 Use Case 5

Hardware

Software

1) in redundanter Konfiguration

–

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© Siemens AG 2013

Auswahlhilfe der Systemkomponenten 21

Im Wesentlichen lassen sich fünf Anwendungsfälle unter-scheiden. Die Fälle 1 bis 4 setzen auf dem Industrie-Standard IEC 61850 auf, während Fall 5 die klassische Einbindung von Schutzgeräten über PROFIBUS DP beschreibt.

• Use Case 1Direkt am Anlagenbus von SIMATIC PCS 7 angeschlossene IEC 61850 IEDs werden nur von der PCS 7 Operator Station bedient und beobachtet. Es bestehen keine Verbindungen zu Funktionen in einem PCS 7 Automatisierungssystem, z. B. Verriegelungen.

• Use Case 2Einsatz von IEC 61850 IEDs, die mit einem PCS 7 Automati-sierungssystem in Verbindung stehen, z. B. über Verriege-lungen. Wegen erhöhter Anforderungen bezüglich der Ver-fügbarkeit sind das Automatisierungssystem und das Station Gateway redundant ausgeführt.

• Use Case 3Einsatz von IEC 61850 IEDs, die mit einem PCS 7 Automa-tisierungssystem in Verbindung stehen, z. B. über Verrie-gelungen. Das Automatisierungssystem ist ein modularer PCS 7 Standard-Controller zusammen mit einem Station Gateway.

• Use Case 4Einsatz von IEC 61850 IEDs, die mit einem PCS 7 Automati-sierungssystem in Verbindung stehen, z. B. über Verriege-lungen. Das Automatisierungssystem ist als Embedded Controller ausgeführt.

• Use Case 5Einsatz von SIPROTEC-Schutzgeräten mit PROFIBUS DP-Schnittstelle, die via PROFIBUS an ein PCS 7 Automatisie-rungssystem angebunden sind.

Typische Konfigurationen

Use Case 1 – Operator Station für PowerControlIn dieser Konfiguration ist eine größere Anzahl von IEC 61850 IEDs direkt am SIMATIC PCS 7 Anlagenbus ange-schlossen.

Typische Merkmale dieser Konfiguration sind:

• Schutzgeräte via TCP/IP Kommunikation mit IEC 61850, direkt am PCS 7-Anlagenbus angeschlossen

• Integration der IEDs in der PCS 7 Operator Station über SIMATIC PCS 7 PowerControl Library mit Symbolen und Bildbausteinen (Faceplates) für elektrische Betriebsmittel

• Es bestehen keine Verbindungen zu Funktionen in PCS 7 Automatisierungssystemen, z. B. für Verriegelungen.

• IEDs können untereinander verriegelt sein, z. B. durch Verdrahtung oder per GOOSE-Kommunikation

• Kommunikationsverbindung zu den IEDs wegen Anforde-rungen bezüglich elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) typischerweise in Lichtwellenleitertechnik

Automatisierungssystem S7-4xx


Anlagenbus

Terminalbus

Redundante OperatorStation Server



Schaltanlagen

TCP/IP-Kommunikation mit IEC 61850

Feldbus PA/FF


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Auswahlhilfe der Systemkomponenten22

Use Case 2 – hochverfügbare Konfiguration mit Station GatewayIn dieser Konfiguration ist eine größere Anzahl von IEC 61850 IEDs über ein redundantes Station Gateway in die SIMATIC PCS 7 Anlage eingebunden.


• Schutzgeräte via TCP/IP-Kommunikation mit IEC 61850 an redundantem Station Gateway (Anforderung bezüglich erhöhter Verfügbarkeit)

• Die Projektierung des Station Gateways ist im Wesent-lichen auf die Erstellung der Kommunikationsverbindun-gen reduziert.

• Integration der IEDs über die SIMATIC PCS 7 PowerControl Library mit Funktionen für elektrische Betriebsmittel

• Es besteht eine Verbindung zu einem redundanten PCS 7 Automatisierungssystem, z. B. für Verriegelungen

• IEDs können untereinander verriegelt sein, z. B. durch Ver-drahtung oder per GOOSE-Kommunikation

• Kommunikation zu den IEDs wegen Anforderungen bezüg-lich elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) typischer-weise in Lichtwellenleitertechnik

Use Case 3 – Standard-Konfiguration mit Station GatewayIn dieser Konfiguration ist eine größere Anzahl von IEC 61850 IEDs über ein einzelnes Station Gateway in die SIMATIC PCS 7-Anlage eingebunden.


• Schutzgeräte via TCP/IP-Kommunikation mit IEC 61850 an einem Station Gateway (in einfacher, nicht-redundanter Konfiguration)

• Projektierung des Station Gateways reduziert sich im Wesentlichen auf die Erstellung der Kommunikations-verbindungen


• Es besteht eine Verbindung zu einem PCS 7 Automatisie-rungssystem, z. B. für Verriegelungen


• Kommunikation zu den IEDs wegen Anforderungen bezüg-lich elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) typischer-weise in Lichtwellenleitertechnik


Anlagenbus

Terminalbus




Schaltanlagen

TCP/IP-Komm. mit IEC 61850

Feldbus PA/FF


Automatisierungs-system S7-4xxFH, redundant

Station Gatewayredundant

S7-Kommunikation

Automatisierungssystem S7-4xx

Station Gateway


Anlagenbus

Terminalbus




Schaltanlagen


Feldbus PA/FF


S7-Kommunikation

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Auswahlhilfe der Systemkomponenten 23

Use Case 4 – Station ControllerIn dieser Konfiguration ist eine größere Anzahl von IEC 61850-IEDs über einen Station Controller in die SIMATIC PCS 7-Anlage eingebunden.


• Schutzgeräte via TCP/IP-Kommunikation mit IEC 61850 an einem Station Controller (nicht-redundant)

• Projektierung des Station Controllers in gewohnter Form mit CFC und technologischen Objekten


• Im Station Controller können auch Automatisierungs-funktionen von SIMATIC PCS 7 implementiert werden (agiert wie ein PCS 7 Standard-Controller)


• Kommunikation zu den IEDs wegen Anforderungen bezüg-lich elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) typischer-weise in Lichtwellenleiter-Technik

Use Case 5 – Integration über PROFIBUS DPIn dieser Konfiguration sind die IEDs über den Feldbus PROFIBUS DP an ein PCS 7 Automatisierungssystem ange-bunden.


• Schutzgeräte werden via PROFIBUS DP an ein PCS 7 Auto-matisierungssystem angeschlossen

• Projektierung des Automatisierungssystems in gewohnter Form mit CFC und technologischen Objekten


Automatisierungs-system

Station Controller


Anlagenbus

Terminalbus




Schaltanlagen


Feldbus PA/FF





Anlagenbus

Terminalbus



Schaltanlagen

Feldbus PA/FF


PAC 4200

SENTRON WL

PROFIBUS DP

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Weitere Informationen

Aktuelle Informationen rund um das Prozessleitsystem SIMATIC PCS 7:www.siemens.de/simatic-pcs7www.siemens.de/simatic-pcs7/powercontrol

SIPROTEC Schutzgeräte:www.siemens.de/siprotec

Industrielle Kommunikation:www.siemens.de/scalancewww.siemens.de/ruggedcom

Informationsmaterial zum Download:www.siemens.de/simatic/druckschriften

Service& Support:www.siemens.de/automation/support

SIMATIC Ansprechpartner:www.siemens.de/automation/partner

Industry Mall zum elektronischen Bestellen:www.siemens.de/industrymall

Die Informationen in dieser Broschüre ent halten Beschreib ungen bzw.

Leistungs merk male, welche im konkreten Anwendungsfall nicht

immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch

Weiterentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünschten

Leistungs merkmale sind nur dann ver bindlich, wenn sie bei Vertrags-

schluss ausdrück lich ver einbart werden. Liefermöglichkeiten und

technische Änderungen vorbehalten.

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SIMATIC PCS 7 PowerControl - Siemens...Schutzgeräte nach IEC 61850 an. Als Weltmarktführer...

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