Computer-Plattformen nach IEC 61850-3 und IEEE 1613

Von der Werkhalle in die Umspannstation

01. Juni 2010, 13:21 Uhr   |  Manne Kreuzer

Von der Werkhalle in die Umspannstation

Industriecomputer kommen ursprünglich aus dem Bereich der industriellen Fertigung, ihr robuster und flexibler Aufbau prädestiniert die Geräte aber auch für den Einsatz in anderen Aufgabenkreisen. Advantech und Moxa zeigen dies mit ihren zertifizierten IPCs für Steuerungs- und Kommunikationaufgaben in Umspannstationen.

PCs für Heim, Büro oder Rechenzentrum haben ein vergleichsweise komfortables Umfeld: Sauber, trocken und gut klimatisiert können sie ihre Aufgaben verrichten. In der Industrie sind die Ansprüche an die Rechner schon deutlich höher. So dürfen die Vibrationen schwerer Maschinen den Betrieb nicht beeinflussen - ebenso wenig wie hohe oder niedrige Temperaturen, Stäube, Späne, Öle oder andere Widrigkeiten einer Fertigung. Hinzu kommen noch die elektrischen Einflüsse wie eine Stromversorgung mit Störungen aus dem Netz und das Thema der elektromagnetischen Verträglichkeit. Und all das noch für den 24-Stunden-Dauerbetrieb mit schnellen Wartungs- und Reparaturmöglichkeiten.

Industriecomputer sind für diese robusten Umgebungsbedingungen konzipiert und können daher deutlich mehr wegstecken, als ihre Lifestyle-optimierten Pendants aus Heim und Büro. Mit ihren grundlegenden Qualitäten brauchen sich Industriecomputer nicht auf den Einsatz in Werkshallen zu beschränken und sind deshalb in sehr vielen kommerziellen Anwendungsbereichen zu finden: Kassensysteme, Zapfsäulen, Verkehrsleitsysteme, Medizintechnik und Energietechnik sind nur einige Beispiele.

Die beiden letztgenannten Bereiche setzten dabei auf Standards und Normen, um für die Anwender die Bedienung zu vereinfachen und vereinheitlichen. Zusätzlich zollen sie den sehr besonderen Anforderungen Tribut: Ist in der Medizin die Desinfizierbarkeit von elementarer Bedeutung, so muss in der Energietechnik die elektromagnetische Störfestigkeit gesichert sein. Denn mit der Forderung nach intelligenten Stromnetzen (Smart Grids) steigt automatisch der Bedarf nach mehr Rechen- und Kommunikationsleistung - und das an immer mehr anspruchsvollen Orten. Diese Entwicklungen hatten internationale Gremien erkannt und die Normen IEC 61850 und IEEE 1613 erarbeitet.

Sie beschreiben alle Bedürfnisse der Automatisierung einer Umspannstation: Das betrifft die Kommunikationsstrukturen, das objektbezogene Datenmodell sowie allgemeine Anforderungen, Qualitätsanforderungen, Umweltbedingungen, Hilfsdienste und weitere Normen sowie andere Regeln der Technik.

Diesem Anforderungspaket stellten sich Anbieter von Industriecomputern. So bietet beispielsweise Advantech mit dem »UNO-4672« einen lüfterlosen Box-IPC an, der den Normen IEC 61850-3 und IEEE 1613 entspricht und so für den Einsatz in der Energieerzeugung und -Verteilung geeignet ist. Der Rechner mit einer Höhe von 2HE wird rückseitig verkabelt, auf der Front befindliche LEDs erleichtern Einrichtung und Wartung. UNO-4672 ist wahlweise mit Intels Prozessoren »Pentium M« (1,4 GHz) oder »Celeron M« (1,0 GHz) erhältlich. In den weiteren Ausstattungsmerkmalen unterscheiden sich die Versionen nicht. Beide verfügen über 6 x LAN Ports, 10 x COM Ports (2 x RS-232, 8 x RS-232/422/485), 8 x digital Eingänge, 8 x Digitalausgänge, 4 x USB Ports (1 x vorne, 2 x hinten, 1 x innen) und einen PC/104+-Erweiterungssteckplatz.

Außerdem verfügt der UNO-4672 über zwei 10/100/1000- und vier 10/100-Base-T-Ethernet-Ports. Die beiden 10/100/1000-Base-T-Ethernet-Ports unterstützen die LAN-Redundancy-Teaming-Funktionalität was den Einsatz als Gateway ermöglicht. Dank der großzügigen Ausstattung mit I/O-Schnittstellen kann der Rechner auch als Steuerung oder Protokollserver dienen. Zusätzlich stehen zwei Spannungsversorgungen AC (90 V bis 250 V) und DC (106 V bis 250 V) zur Verfügung und die Betriebssysteme Windows XP Embedded, Windows 2000/XP, Windows CE 6.0, Linux OS werden unterstützt.

Durch Einhaltung der Normen und die Vielseitigkeit des Gerätes und seiner offenen Architektur kann der UNO-4672 in unzähligen Anwendungen im Bereich Power & Energy als zuverlässige Plattform eingesetzt werden.

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Moxa setzt für die Rechnerserie »DA-681« auf einen L-förmigen Kühlkörper um die Wärme seitlich abzuführen.

Die Firma Moxa liefert ihre Rechner der »DA-681«-Serie mit IEC61850-3-Zertifizierung und erfüllt damit die Spezifikationen für Kommunikationsnetzwerke und -systeme in Umspannstationen. Die 1HE (44,5 mm) hohen Rechner verfügen insbesondere über eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit sowie Widerstandfähigkeit gegen Hochfrequenzstörungen. Darüber hinaus arbeiten die lüfterlosen Computer mit patentiertem Wärmeableitverfahren zuverlässig unter erweiterten Betriebstemperaturen.

Die Rechner wurden für Kommunikationsaufgaben entwickelt und verfügen damit über sechs Ethernet-Schnittstellen sowie eine Kombination aus zwölf RS-232/RS-485-Schnittstellen. Letztere sind optisch isoliert bis 2 kV und eignen sich so auch für harsche Umgebungsbedingungen. Moxa setzt ebenfalls auf Intels »Celeron M«-Prozessor für einen hohen Grad an Rechenleistung in einer lüfterlosen Lösung. Des Weiteren reduziert der Prozessor den Stromverbrauch automatisch, um bei Systemerwärmung die Betriebsfrequenz durch Throttling zu reduzieren.

Anwender des DA-681 können vorinstallierte Betriebssysteme wie Linux, Windows CE 6.0 oder Windows XP Embedded nutzen und unterschiedlichste Protokoll-Stacks, Konvertierungsroutinen und Datenvorverarbeitungsalgorithmen ausführen, die zur Steuerung und Überwachung in der Energiewirtschaft notwendig sind.

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