ipConv

ipConv ist ein universelles System zur Protokollkonvertierung und erlaubt die Kopplung zwischen unterschiedlichsten Protokollen. Durch seine Architektur (ipConv Architektur) ist eine größtmögliche Unabhängigkeit der einzelnen Protokolle voneinander sichergestellt. Die Trennung zwischen Protokollen speziell in Bezug auf unterschiedliche Datenübertragungsverfahren und Informationsdarstellungen bietet einen hohen Grad an Planungssicherheit und erleichtert die Inbetriebnahme des Systems (z.B. können die einzelnen Protokolle unabhängig voneinander getestet werden).

Folgende Anwendungsbei­spiele ipConv veranschaulichen verschiedene Einsatzmöglichkeiten von ipConv.

ipConv bildet die Basis für spezialisierte Produkte wie ipConvLite und ipConvOPC. Selbst ipRoute ist auf Basis von ipConv implementiert. ipConv wird dann eingesetzt, wenn die besonderen projektspezifischen Anforderung die Fähigkeiten der spezialisierten Produkte übersteigen.

ipConv steht mit den leistungsfähigsten Hardwareplattformen IPC191V5 19" 1HE und IPC191X1 19" 1HE für den zentralen Einsatz zur Verfügung, die über PCIe-Erweiterungsslots flexibel ausgestattet werden können. Falls seitens des Kunden bereits Hardware vorhanden ist, können auch das Windows-Softwarepaket ipConvOPC, oder ipConv/VM für virtuelle Maschinen, als universelle Protokollkonverter eingesetzt werden.

• Sicherheit auf höchstem Niveau
• Kommunikation zwischen verschiedenen Datenquellen
• Gleichzeitiger Einsatz unterschiedlicher Protokolle
• Beliebiges Mapping von Informationen
• Intelligente Informationsverarbeitung
• Keine Programmierung erforderlich
• Redundanz

• Gesicherter Zugriff auf alle administrativen Dienste (HTTPS, SSH, SFTP)
• Rollenbasierte Zugriffskontrolle über Login/Passwort
• Benutzerverwaltung für lokale Benutzer
• Zentrale Benutzerverwaltung über Active Directory (LDAP) und / oder RADIUS
• PKI und Crypto-Store zur Verwaltung von Zertifikaten
• Generierung von selbst-signierten Zertifikaten und Certificate Signing Requests (CSRs)
• Import und Export von Zertifikaten
• Konfiguration von VPN-Tunneln (OpenVPN und IPsec)
• Firewall
• Gehärtetes Echtzeit Linux-Betriebssystem
• IEC 62351-3 TLS-Absicherung für IEC 60870-5-104, IEC 61850, DNP 3.0, TASE.2 Protokollstacks

• Zuordnung mehrerer IP-Adressen zu einer physikalischen Ethernet-Schnittstelle
• Netzwerkmanagement mittels SNMP Agent
• Zeitsynchronisation via NTP
• HTTPS/SSH/SFTP-Zugriff
• DHCP
• Bonding
• PRP
• VLAN

Die Konfiguration des Systems erfolgt komplett über einen Webbrowser. Keine weiteren speziellen Konfigurationstools sind erforderlich, außer einem normalen Notebook mit Netzwerkschnittstelle und einem Webbrowser.

Die aktuelle ipConv Version 4 bietet die Möglichkeit der verschlüsselten Kommunikation zwischen Webserver und Browser über das HTTPS-Protokoll.

Die Hauptnavigation erlaubt den Zugriff auf alle relevanten Funktionen von ipConv und zeigt auf einen Blick den Zustand des Systems.

Folgende Funktionen stehen hier zur Verfügung:

• Wechseln in den Betriebsmodus (unbeaufsichtigte Station) oder Wartungsmodus (Freischaltung der konfigurationsändernden Funktionen)
• Sicherung und Wiederherstellung der kompletten Konfiguration
• Lizenzverwaltung (ADMIN)
  Installation von (Demo-) Lizenzen, Lizenzen mit und ohne Laufzeitbeschränkung
• Softwareupgrade (ADMIN)
• Import von Konfigurationsinformationen aus Tabellen
  Die Excel-Datei kann direkt importiert werden (Unterstützte Formate: .xlsx, .xlsm, .csv)
• Bearbeitung der Konfigurationsparameter
• Freigabe und Versionierung einer Stationskonfiguration
• Starten und Stoppen des Systems
• Zugriffe auf Diagnoseinformationen (siehe Diagnose)
• Zugriff auf das Prozessabbild und Simulation von Daten (siehe Simulation)
• Anlegen eigener Logbücher
  Zustandsänderungen von normierten Informationen können bei Bedarf gezielt in konfigurierbare Logbücher übertragen werden, um sie über einen bestimmten Zeitraum zu verfolgen oder zu protokollieren.
• Zugriff auf aktuelle Logdateien (siehe Logging)

Das folgende Beispiel zeigt die Konfiguration eines Protokollstacks (in diesem Fall IEC 60870-5-101, Master). Hier werden alle Parameter mit den eingestellten Werten, den dazugehörigen Maßeinheiten und einer Kurzbeschreibung angezeigt.
Durch Klicken auf den Parameternamen kann der Wert verändert werden. Dazu wird auch eine Langhilfe, falls vorhanden, eingeblendet. Der eingegebene Wert wird sofort auf den erlaubten Wertebereich überprüft bzw. durch eine Auswahlliste von vornherein auf gültige Werte eingeschränkt.

Es werden nur die notwendigen Parameter eingeblendet, d.h. wenn z.B. der Typ der Linkschicht auf "unbalanced" gesetzt wird, werden auch nur die entsprechenden Parameter eingeblendet.

Um große Mengen an Datenpunkten schnell und effektiv bearbeiten zu können, bietet ipConv die Möglichkeit, Daten aus Tabellen zu importieren. Die Tabellen werden aus Vorlagen erstellt und können mit einem Tabellenkalkulationsprogramm (z.B. MS Excel) bearbeitet werden. Durch Verwendung von Formeln wird die einzugebende Datenmenge auf ein Minimum reduziert. Dadurch wird auch die Fehlerrate erheblich gesenkt.

Bei einem Protokollkonverter ist es wichtig, jederzeit auf einen Blick den Zustand der Kommunikation auf allen Schnittstellen feststellen zu können. Besonders dann, wenn kein mit dem System vertrautes Personal auf der Anlage verfügbar ist, muss auch ein Laie dazu in der Lage sein.

Über den Button DIAGNOSTICS auf der ersten Seite können die Diagnoseinformationen abgerufen werden. Hier werden in einer klar gegliederten Form die wichtigsten Informationen in Klartext mit Uhrzeit angezeigt. Durch farbliche Hinterlegung wird signalisiert, ob der Zustand normal ist oder nicht.

Welche Informationen hier dargestellt werden, mit welchen Texten und in welcher Farbe, wird mittels Konfiguration festgelegt.

Neben reinen Meldungen und Messwerten können hier auch Steuerbefehle, z.B. ein Button zum Auslösen einer Generalabfrage, dargestellt werden.

Bei Kommunikationsanwendungen ist es wichtig, jederzeit feststellen zu können, welche Daten über das Protokoll übertragen werden und wie die Daten von einem Protokoll in das andere konvertiert werden. Das ist besonders dann wichtig, wenn es Probleme bei der Übertragung gibt. ipConv verfügt über Fähigkeiten, alle Daten mitzuschreiben und diese zu archivieren.

Zur Verfolgung des Systemzustands und des Informationsflusses innerhalb des Gateways bietet ipConv die Möglichkeit, alle bei den einzelnen Modulen anfallenden Informationen mitzuschreiben und für eine bestimmte Zeit zu archivieren. Folgende Daten können protokolliert werden:

• Alle über das entsprechende Kommunikationsmodul gesendeten und empfangenen Daten zu/von ipConv
• Systemmeldungen d.h. Verbindungsabbrüche, Kommunikationsfehlermeldungen etc.
• Konfigurations- und Softwarefehlermeldungen

Der Umfang der Daten, die protokolliert werden, wird durch die Loggingebene festgelegt, die dynamisch (zur Laufzeit) oder statisch (in der Konfiguration) pro Modul verändert werden kann.

29.01.20 11:38:15 IECAppl3 communication with link layer established !
29.01.20 11:38:15 cid=1 open !
29.01.20 11:38:15 cid=3 open !
29.01.20 11:38:15 cid=4 open !
29.01.20 11:38:15 cid=1 connected !
29.01.20 11:38:15 CA=1: starting GI ...
(2): << 15.473 [1] C_IC_NA_1 SQ=0 NUM=1 T=0 P/N=0 CT=<act> ORG=<0> CA=<65535>
               0: QOI=<14> 
29.01.20 11:38:15 CA=2: starting GI ...
(2): >> 15.526 [1] M_DP_TB_1 SQ=0 NUM=4 T=0 P/N=0 CT=<spon> ORG=<0> CA=<1>
             115: DIQ=<OFF  Q=OK> BT7=<29.01.20 11:38:04.980 STD> 
             116: DIQ=<OFF  Q=OK> BT7=<29.01.20 11:38:04.980 STD> 
             117: DIQ=<OFF  Q=OK> BT7=<29.01.20 11:38:04.981 STD> 
             118: DIQ=<OFF  Q=OK> BT7=<29.01.20 11:38:04.981 STD> 
(2): >> 15.527 [1] M_ME_NA_1 SQ=0 NUM=4 T=0 P/N=0 CT=<spon> ORG=<0> CA=<2>
             142: NVA=<27944> QDS=<OK> 
             143: NVA=<27968> QDS=<OK> 
             144: NVA=<28013> QDS=<OK> 
             145: NVA=<28095> QDS=<OK> 
(2): >> 15.527 [1] M_DP_TB_1 SQ=0 NUM=1 T=0 P/N=0 CT=<spon> ORG=<0> CA=<1>
             114: DIQ=<OFF  Q=OK> BT7=<29.01.20 11:38:06.982 STD> 
(2): >> 15.527 [1] M_ME_NC_1 SQ=0 NUM=2 T=0 P/N=0 CT=<spon> ORG=<0> CA=<2>
             135: SFP=<267> QDS=<OK> 
             136: SFP=<140> QDS=<OK> 
(2): >> 15.527 [1] M_SP_TB_1 SQ=0 NUM=1 T=0 P/N=0 CT=<spon> ORG=<0> CA=<133>
         7750142: SIQ=<OFF Q=OK> BT7=<29.01.20 11:38:07.430 STD> 
29.01.20 11:38:15 ERROR: ASDU from CA=133, unknown CA or received on unexpected connection !
(2): >> 15.527 [1] M_DP_TB_1 SQ=0 NUM=2 T=0 P/N=0 CT=<spon> ORG=<0> CA=<2>
             118: DIQ=<ON   Q=OK> BT7=<29.01.20 11:38:07.981 STD> 
             119: DIQ=<ON   Q=OK> BT7=<29.01.20 11:38:07.981 STD>
(2): >> 15.527 [1] M_ME_NC_1 SQ=0 NUM=3 T=0 P/N=0 CT=<spon> ORG=<0> CA=<2>
             137: SFP=<120> QDS=<OK> 
             138: SFP=<226> QDS=<OK> 				 
		

Besonders hilfreich bei Signaltests während der Inbetriebsetzungsphase erweist sich die Fähigkeit von ipConv, alle Signale in einfacher, projektbezogener Form darstellen und simulieren zu können. Dadurch wird das Auffinden von Verdrahtungs- und Konfigurationsfehlern erheblich erleichtert.

Alle Datenpunkte können in einer hierarchischen Form, die durch die Konfiguration vorgegeben wird, angezeigt werden. Die Benennung, Schachtelungstiefe und der Signalumfang sind frei wählbar und können projektspezifisch konfiguriert werden. Dadurch wird der Abruf von Informationen auch durch Personal möglich, das nicht mit ipConv bzw. dem entsprechenden Protokoll vertraut ist.

Neben dem Signalnamen wird der Informationstyp, Wert, Qualitätskennung und der Zeitstempel (falls vorhanden) angezeigt.

Gleichzeitig können die Daten und Befehle direkt im Webbrowser simuliert werden. Dies ist besonders dann interessant, wenn nur ein Kommunikationspartner angeschlossen ist (Leitstelle oder RTU). Bei Vorabtests lassen sich so im Vorfeld die meisten Konfigurationsfehler ausräumen, auch wenn noch nicht die gesamte Kommunikationsstrecke in Betrieb ist.

Um auch erhöhten Sicherheitsansprüchen zu genügen, ist ipConv mit Einsatz eines zweiten Gerätes voll redundanzfähig.

• Linienredundanz
• Informationsredundanz
• Geräteredundanz (hot-standby, Parallelbetrieb)

Bei redundant ausgeführten Protokollkonvertern kann die Ausfallsicherheit nach dem "hot-standby" Prinzip sichergestellt werden. Dabei übernimmt jeweils nur ein Gerät die aktive Rolle, während das passive Gerät das aktive überwacht und bei dessen Ausfall die Initiative übernimmt.
Dadurch können beispielsweise Ausfallzeiten durch Wartungsarbeiten, oder Ausfälle von Komponenten und Schnittstellen minimiert werden.

Die Redundanzkopplung kann sowohl über Ethernet, als auch über serielle Verbindungen erfolgen. Sollen einzelne serielle Kommunikationsverbindungen an beide redundante Geräte angeschlossen werden, kommt der Kanalumschalter CS (Channel Switch) zum Einsatz.