Remote Telemetry: Das Fundament erfolgreicher IIoT-Deployments

In jedem Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)-System ist die erste Regel klar: Kommunikation wird fehlschlagen. Steigende Datenvolumen stressen sowohl den Central Server als auch die Netzwerk-Links, die kritische Telemetrie liefern.

Craig Abbot, Sales Manager für die Asien-Region bei Ovarro, erklärt, warum Remote Telemetry Units (RTUs) essenziell sind, um Kongestion in Power, Utility, Broadcast und Transport Applikationen zu lindern.

Das Internet of Things (IoT) envisions Low-Cost-Sensoren, die über Kommunikationslinks in Cloud-Datenbanken zur Analyse reporten. Mit mehr Daten ist das Ziel, tiefere Insights zu extrahieren, die Plants, Cities und Alltag optimieren.

RTUs monitoren seit Jahrzehnten Stromverbrauch und Batterie-Backup an Telecom-Towers. In einem Prozess-Plant, verbunden mit Wi-Fi oder 5G, mit Servern in der Cloud oder einem nahen Control Room, sammeln RTUs Daten zu kritischen Assets. Tritt ein Grid-Failure auf, hält die RTU Operatoren fähig, zu monitoren und ununterbrochenen Betrieb zu wahren.

RTUs operieren auf einem einfachen Prinzip: Das Verständnis eines Asset-Zustands erlaubt effizientes Management und schnelle Response. Sie werden nun auf Windturbinen-Towers deployed, um Produktion zu monitoren, nicht nur Konsum.

Jede RTU ist dimensioniert für die limitierte Anzahl an Input/Output (I/O)-Punkten, die an einem Power-Generation-Tower benötigt werden. In der Fertigung erweitert Industrial IoT (IIoT) diese Vorteile auf Pumpen, Ventile, Kompressoren, Eisenbahnlinien und Trinkwassersysteme. Doch Cybersicherheit bleibt eine große Herausforderung.

Cybersicherheit und RTUs

Viele industrielle Applikationen berühren Public Safety – Transport von Menschen oder Gefahrgut, Produktion von Food, Beverages und Medicines. Externer Zugriff auf Control-Systeme kann Safety kompromittieren, sodass offene Konnektivität, ein Kern-IoT-Treiber, mit robuster Sicherheit balanciert werden muss.

RTUs erfassen Sensor-Daten an Remote-Sites und verarbeiten sie lokal für sofortige, autonome Response. Sie eliminieren Latenz, die entstünde, wenn Daten an einen Central Server gesendet würden für eine Reply. Wenn ein Link zum Main Server verloren geht, halten RTUs lokale Kontrolle für extended periods.

Als Data Concentrators dienend, vermeiden RTUs Network-Flooding, indem sie nur das Essenzielle übertragen. Jeden Raw Sample an den Main Server zu senden, würde einen Kommunikationslink schnell überlasten.

Schnellere, Low-Latency-Response

Eine RTU kann einen Wassertank-Level oder eine Zug-Stromleitungs-Spannung mehrmals pro Sekunde samplen für Alarm und Control, überträgt aber nur Key Metrics – Minimum, Maximum, Average, Total und Standardabweichung – einmal pro Stunde. Dies reduziert Traffic um bis zu 99,9 % und ermöglicht Insight selbst bei limitierter Bandbreite.

Heutige RTUs nutzen Process-Control-Algorithmen ähnlich wie Programmable Logic Controllers (PLCs). Mit der IIoT-Evolution gewinnen diese Units sophisticatedere Funktionen. Beispielsweise läuft der Kingfisher CP-35 Linux auf einem 1-GHz-Prozessor und bietet substanzielle Field-Level-Processing-Power. Eine Flotte von 100 solchen RTUs bietet 100 GHz verteilter Compute.

Da SCADA-Systeme Kommunikationsfehler erfahren können, müssen RTUs auch Daten lokal loggen. Offline speichern sie Hunderttausende – oder sogar Millionen – Events und uploaden sie, sobald Konnektivität wiederhergestellt ist. Zum Beispiel repräsentieren 100.000 Events ca. 140 Tage stündlicher Durchschnitte von 30 Remote-Sensoren.

Im IoT pre-prozessieren Edge-Computer Daten und handeln, bevor sie an den Central Server weiterleiten, sichernd schnelle, Low-Latency-Entscheidungen und minimierender Backhaul-Traffic. RTUs erfüllen diese Rolle im IIoT, bieten Kongestions-Reduktion bei Wahrung von Safety und Security.

Der Autor ist Craig Abbot, Sales Manager für die Asien-Region bei Ovarro.