Fernwirken

Unter Fernwirken wird die Fernüberwachung und -steuerung räumlich entfernter Objekte mittels signalumsetzender Verfahren, von einem oder mehreren Orten aus, verstanden.

Es werden spezielle Datenübertragungsprotokolle genutzt, um die Prozessdaten sicher über Weitbereichsnetze geringer Bandbreite und Übertragungsqualität zu übertragen.

Einsatzgebiete

Beispiele sind:

Fernsteuerung von betriebs- und haustechnischen Anlagen wie Heizung, Küchengeräten, Videorekordern
Kontrolle und Steuerung des Energieverbrauchs (Gaszähler, Stromzähler – siehe auch Rundsteuer- und Funkrundsteuertechnik)
Steuern von Versorgungsnetzen (Strom, Gas, Wasser, Fernwärme) als Teil der Netzleittechnik
Steuern von Straßenverkehrsanlagen: Ampeln, Straßenbeleuchtung, Taumittelsprühanlagen
Gefahrenmeldung (Einbruch, Feuer)
Notruf.

Ähnliche Aufgabenbereiche haben die Telemetrie und die Telematik; deshalb werden diese Begriffe oft synonym verwendet.

Übertragene Informationsarten

In der Fernwirktechnik werden übertragen:

Befehle
- zum Stellen
- zum Schalten
Meldungen
- Schalterstellungen
- Kennungen
- Warnungen
Werte
- Messwerte
- Zählwerte
sonstige Daten.

Anforderungen

Solche Dienste sind technisch charakterisiert durch bestimmte Anforderungen an Geräte und Übertragungswege:

geringe Ausfallwahrscheinlichkeit
geringe Bitfehlerhäufigkeit
schnelle Datenübermittlung
besondere Maßnahmen für Sicherheit und Datenschutz.

Fernwirktechnik

Die Fernwirktechnik gliedert sich in:

Fernwirk-Unterstellengeräte (die im Prozess bzw. prozessnah installiert sind)
Fernwirkzentralen (Synonyme: Prozesskoppelsysteme, Fernwirk-Gateways; sind heutzutage prozessfern aufgebaut und werden den Leitsystemkomponenten zugerechnet).

Fernwirk-Unterstellen und -Zentralen sind über WAN-Verbindungen gekoppelt.

Aufbau eines Fernwirkgeräts

Ein Fernwirkgerät besteht typischerweise aus

vielen verschiedenen Prozessbaugruppen (Schnittstelle zwischen Prozess- und Systembus. Sie passen die Signalpegel an die Prozessbedingungen an. Ihre Funktion besteht in der Analog/Digital-Umwandlung und der Digital/Analog-Umwandlung von Informationen, aber auch in der Summierung von Zählimpulsen.)
dem Systembus
der Steuereinheit/Zentraleinheit
dem Sende-/Empfangskopf, der die Schnittstelle zur Übertragungstechnik bildet.

Wird ein Fernwirkgerät mit mehreren Sende-/Empfangsköpfen ausgestattet, so können auch mehrere Gegenstellen bedient werden. Dazu kann auch über unterschiedliche Fernwirkprotokolle kommuniziert werden.

Protokolle

Es hat in der Vergangenheit mehrfach Versuche gegeben, die Techniken für das Fernwirken zu vereinheitlichen. Diese Versuche waren zunächst nicht erfolgreich. Durch die gemeinsame Spezifikation der IEC-Protokolle durch mehrere Hersteller bildet sich inzwischen eine deutliche Standardisierung bei Neuinstallationen heraus. Durch die relativ hohe Lebensdauer von Fernwirksystemen beträgt die Lebenszeit der Protokolle etwa 10–20 Jahre, so dass auch weiterhin viele alte Protokolle im Einsatz sind.

Aktuell trifft man z. B. folgende Protokolle:

IEC 60870 mit den Anwendernormen IEC 60870-5-101, IEC 60870-5-104 (aktueller Standard in Europa und Asien)
IEC 61850: weltweit angewendet für Kommunikation in Schaltanlagen und im Energiebereich
DNP3.0 (US-Standard)
FW535/537, SINAUT (Siemens AG),
Modbus RTU (AEG)
- ODP, Modbus-basiert (Videc GmbH)
Modnet-1F/SEAB-1F (früher AEG, heute OHP GmbH)
TG 065, TG 709, TG 80x (früher L&G, heute Siemens AG)
UNIP (SAE-ELEKTRONIK)
DULZ/DULU (IDS-Gruppe)
Ridat (Rittmeyer AG)
ReSyNet (Phoenix Contact)
HST TeleMatic, IP-basiertes Protokoll gemäß DWA-M 207 (HST Systemtechnik GmbH)
MFW-1G (EES - Elektra-Elektronik GmbH & Co Störcontroller KG).

Produktabhängige Leistungsmerkmale sind zum Beispiel:

ereignisgesteuerte Datenübertragung
Archivierung anhand von Zeitstempeln
Überwachung und Visualisierung der WAN-Verbindungen
automatisches Aufdaten (Aktualisieren) nach Beseitigung von Verbindungsstörungen.

Verwendete TK-Netze

Fernwirkanlagen nutzen praktisch alle Telekommunikationsnetze, die Datenübertragung ermöglichen, z. B.:

Standleitungen (Kupferadern und Glasfaser)
Wechselstromtelegrafie
Private Funknetze
Analoges Telefonnetz über Modem
Digitales ISDN-Netz
Mobilfunk-Netz (GSM, 900 MHz und 1800 MHz, in Deutschland D-Netz und E-Netz, vor allem GPRS wird hierzu genutzt)
Satellitenkommunikation.

Richtlinien/Empfehlungen

Vom BDEW (früher VDEW) wurden die Empfehlungen für Fernwirkanlagen in EVUs herausgegeben. Diese befassen sich mit „Planung und Einsatz von Fernwirkanlagen“ sowie den „Technischen Bedingungen für Fernwirkanlagen“.

Des Weiteren gibt es folgende VDE-Vorschriften: VDE 0160, 0660, 0670, 0800 und 0804.

Literatur

Lutz J. Heinrich, Armin Heinzl, Friedrich Roithmayr: Wirtschaftsinformatik-Lexikon. 7. Auflage. Oldenbourg-Verlag, München 2004, ISBN 3-486-27540-2.
Fritz Jörn: Der Telefon-Ratgeber. Franzis Verlag, München 1992, ISBN 3-7723-4751-7.
Heinrich-K. Podszeck: Trägerfrequenz-Nachrichtenübertragung über Hochspannungsleitungen. 4. Auflage, Springer Verlag, Berlin / Heidelberg 1971, ISBN 978-3-662-10586-3.
Firoz Kaderali: Digitale Kommunikationstechnik I. Netze – Dienste – Informationstheorie – Codierung, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig 1991, ISBN 978-3-528-04710-8.
Detlef Jürgen Brauner, Robert Raible-Besten, Martin M. Weigert: Multimedia-Lexikon. R. Oldenbourg Verlag, München 1998, ISBN 3-486-24445-0.

Weblinks

IT Wissen Fernwirken (abgerufen am 4. September 2017)
Fernwirken von dezentralen Energieerzeugungsanlagen (abgerufen am 4. September 2017)
Fernwirken und Fernwartung Web und Cloud gehört die Zukunft (abgerufen am 4. September 2017)
Industrielle Datenverbindungen zum Fernwarten und Fernwirken im GSM-Mobilfunknetz (abgerufen am 4. September 2017)