Die Zero Packet Loss™-Technologie
Siemens-Technologie für fehlerfreie Kommunikation in Umgebungen mit hoher Belastung durch elektromagnetische Störungen
Mit dem zunehmenden Einsatz von Ethernet-Netzwerktechnologie in der Industrie werden Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) gestellt, die weit über das übliche Niveau gängiger Netzwerkprodukte hinausgehen. Die Zero Packet Loss-Technologie ist unsere Antwort auf diese Herausforderung.
Neue Maßstäbe für Kommunikationsnetzwerke in Umspannwerken und Schaltanlagen
In Betriebsumgebungen wie z. B. Umspannwerken sind die elektromagnetischen Störeinflüsse (EMI) oft wesentlich höher als in den typischen industriellen Betriebsumgebungen nach IEC 61000-6-2. Als Lösung für dieses Problem wurden von der International Electrotechnical Commission (IEC) und der Normungsorganisation des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) neue Normen veröffentlicht.
Neue Normen für die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
Die beiden Normen sind:
- IEC 61850-3 Kommunikationssysteme und -netzwerke für Umspannwerke (Abschnitt 5.7)
- IEEE 1613 Standard-Umwelt- und -Prüfanforderungen für Komponenten von Kommunikationsnetzwerken in Umspannkraftwerken
Bei der Entwicklung dieser Normen stützten sich die IEC und die IEEE Standards Association weitgehend auf die entsprechenden Normen für Schutzrelaisvorrichtungen – betriebskritische Vorrichtungen für den Schutz und die Steuerung von Energieanlagen. Da die Schutzrelais zunehmend auf Ethernet-Kommunikation aufbauen, war es unabdingbar, dass auch die Komponenten der Kommunikationsnetzwerke dieselben Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit erfüllen.
Die Normen schreiben in beiden Fällen vor, dass die Netzwerkkomponenten ohne Beschädigung, Reset oder Latch-up-Effekt funktionieren, wenn sie verschiedene zerstörende EMV-Prüfungen durchlaufen.
Das IEC 61850-3-Protokoll umfasst mehrere Leistungsklassifikationen und schreibt vor, dass die für Schutzfunktionen genutzte Kommunikation störungs- und verzögerungsfrei ablaufen muss.
In der Norm IEEE 1613 werden zwei Klassen von Netzwerkgeräten definiert: Bei Geräten nach Class 1 dürfen bestimmte Kommunikationsfehler auftreten. Bei Geräten nach Class 2 muss während den EMV-Prüfungen eine fehlerfreie Kommunikation gewährleistet sein.
Eine gemeinsame Technologie für beide Normen
Als Antwort auf diese beiden neuen Normen hat Siemens eine Technologie entwickelt, die sämtliche nach IEC 61850-3 vorgeschriebenen EMV-Prüfungen ohne Kommunikationsverluste oder Verzögerungen besteht. Damit erfüllen die RUGGEDCOM-Lösungen die Vorschriften für Geräte mit fehlerfreier Kommunikation gemäß IEEE 1613 Class 2.
Diese Technologie ist als Zero Packet Loss bekannt. Sie bietet das gleiche Niveau an elektromagnetischer Störfestigkeit, Leistung und Zuverlässigkeit wie Schutzrelaisvorrichtungen.
Bei der Prüfung der Zero Packet Loss-Störfestigkeit wird mit einem Netzwerksimulator/ ‑analysator (z. B. SmartBits) Kommunikationsverkehr an allen Ports und mit einer Frame Rate von annähernd 100% (z. B. 99%) erzeugt. Anschließend werden mit industrieüblichen Transienten- und Störgeneratoren elektromagnetische Störungen simuliert, wie sie in den Betriebsumgebungen von Umspannwerken auftreten können, und damit die 15 EMV-Prüfungen durchlaufen. Bei der Durchführung dieser Tests werden die ankommenden und ausgehenden Kommunikationspakete überwacht. Das geprüfte Gerät erfüllt die Zero Packet Loss-Anforderungen, wenn bei keiner der Typprüfungen Kommunikationsfehler, Verzögerungen oder Paketverluste auftreten.
Die Zero Packet Loss-Technologie auf einen Blick
Frame Rate an allen Ports
EMV-Prüfungen bestanden
Kommunikationsfehler, Verzögerungen oder Paketverluste
Diese Siemens-Technologie übertrifft das Schutzniveau aller heute marktüblichen Netzwerkprodukte. Damit gewährleistet sie fehlerfreie Kommunikation in Betriebsumgebungen mit starken elektromagnetischen Störungen. Die RUGGEDCOM-Geräte bestehen die nach IEC 61850-3 vorgeschriebenen 15 EMV-Typprüfungen, ohne dass dabei Kommunikationsverluste oder Verzögerungen auftreten. Darüber hinaus bieten sie dieselbe elektromagnetische Verträglichkeit und Zuverlässigkeit wie Schutzrelais. Damit erfüllen sie die Anforderungen an Geräte mit fehlerfreier Kommunikation gemäß IEEE 1613 Class 2.
Securityhinweis
Um Anlagen, Systeme, Maschinen und Netzwerke gegen Cyber-Bedrohungen zu sichern, ist es erforderlich, ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept zu implementieren (und kontinuierlich aufrechtzuerhalten), das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Die Produkte und Lösungen von Siemens formen nur einen Bestandteil eines solchen Konzepts. Weitergehende Informationen über Industrial Security finden Sie unter:
