DE102004004344A1

DE102004004344A1 - System zur Fernüberwachung von Automatisierungsgeräten und -systemen

Info

Publication number: DE102004004344A1
Application number: DE102004004344A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr. Langer
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2024-01-30
Also published as: DE102004004344B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Fernüberwachung von Automatisierungsgeräten und -systemen, wobei ein Web-Server (5) vorhanden ist, in dem Daten aus wenigstens einem Automatisierungsgerät oder Automatisierungssystem (1) für einen Zugriff über eine Internetverbindung (6) bereitstellbar oder bereitgestellt sind. Das wenigstens eine Automatisierungsgerät oder Automatisierungssystem (1) ist mittels einer Kommunikationseinrichtung (2, 3, 4) mit dem Web-Server (5) verbunden, die für eine unidirektionale Kommunikation vom Automatisierungsgerät oder Automatisierungssystem (1) zum Web-Server (5) eingerichtet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Fernüberwachung und -diagnose von Automatisierungsgeräten und -systemen unter Verwendung von Internetverbindungen. Solche Systeme zur Fernüberwachung werden hauptsächlich für den Service und die Anlagenwartung benötigt.

Ein allgemein bekanntes System zur Fernüberwachung über das Internet besteht aus mindestens einem Web-Server, der die Daten aus einem Automatisierungssystem für den Transport über das Internet bereitstellt und einem Web-Client, der die Daten abruft und darstellt. Die Kommunikation über das Internet erfolgt dabei mit Standardprotokollen wie z. B. HTTP oder FTP.

Bedingt durch die Kommunikationsverbindung des Servers zum Automatierungssystem ist jedoch die Möglichkeit gegeben, dass sich auch nicht autorisierte Personen Zugang zum Automatisierungssystem verschaffen.

Ein solcher unerwünschter Zugriff lässt sich durch eine Reihe bekannter Maßnahmen erschweren. Diese Maßnahmen umfassen verschiedene Verfahren zur Benutzererkennung, der Authentifizierung und Verschlüsselung von Daten sowie zusätzlichen Hardware und Softwarekomponenten zur Bildung eines „Firewalls", der die sichere Trennung zwischen dem Kommunikationsnetzwerk des Automatisierungssystems und dem Internet sicherstellen soll.

Alle bekannten Systeme haben jedoch den Nachteil, dass es nicht möglich ist, den Grad der damit erreichbaren Sicherheit bzw. das Restrisiko für einen unerwünschten Zugriff zu quantifizieren, d.h. auch, dass mögliche Folgen für eine technische Anlage, die mit einem Automatisierungssystem betrieben wird, das eine irgendwie geartete Internetanbindung umfasst, nicht abschätzbar sind. Deshalb wird aus Sicherheitsgründen eine an sich wünschenswerte Fernüberwachung unter Nutzung des Internets von Anlagenbetreibern oftmals nicht akzeptiert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur Fernüberwachung anzugeben, mit dem eine signifikante Erhöhung der Sicherheit gegen einen unerwünschten Zugriff auf ein fernüberwachtes Automatisierungssystem erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch ein System zur Fernüberwachung gelöst, das die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Ansprüchen angegeben.

Mit der Erfindung wird demnach vorgeschlagen, Daten aus einem Automatisierungssystem, die zu einer Fernüberwachungseinrichtung mittels einem Web-Server und dem Internet zu übertragen sind, unter Zwischenschaltung einer unidirektionalen Kommunikationsstrecke zum Web-Server zu übertragen. Durch diese Maßnahme ist aus physikalischen Gründen ein Zugriff aus dem Internet auf das Automatisierungssystem ausgeschlossen. Soweit außer einer Fernanzeige auch eine Fernbedienung erforderlich ist, kann gemäß vorteilhaften Ausgestaltungen eine zusätzliche Verbindung zwischen einer Fernbedienungseinrichtung und dem Automatisierungssystem vorgesehen werden.

Eine weitere Beschreibung der Erfindung und deren Vorteile erfolgt nachstehend anhand eines in Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiels.

Es zeigt:

1 die Systemarchitektur eines Systems zur Fernüberwachung von Automatisierungsgeräten und -systemen gemäß einer ersten sowie zweiten Ausführungsvariante,

2 die Systemarchitektur eines Systems zur Fernüberwachung von Automatisierungsgeräten und -systemen gemäß einer dritten Ausführungsvariante, und

3 die Systemarchitektur eines Systems zur Fernüberwachung von Automatisierungsgeräten und -systemen gemäß einer vierten Ausführungsvariante,

In 1 ist eine Systemarchitektur eines Systems zur Fernüberwachung von Automatisierungsgeräten und -systemen dargestellt, wobei an einem als Anlagenbereich bezeichneten Ort einer technischen Anlage, z. B. einer Produktionsanlage mit zugeordnetem Automatisierungsgerät oder Automatisierungssystem 1, ein Web-Server 5 mit dem Automatisierungssystem 1 mittels einer Kommunikationseinrichtung 2, 3, 4 verbunden ist. Der Web-Server 5, hält Daten aus dem Automatisierungssystem 1 gespeichert vor, und für den Zugriff über eine Internetverbindung 6 bereit.

Eine Kommunikation zwischen dem Automatisierungssystem 1 und dem Web-Server 5 mittels der Kommunikationseinrichtung 2, 3, 4 ist jedoch auf eine unidirektionale Kommunikation eingeschränkt. Dies wird durch Anordnung eines Senders 2 als erstes Kommunikationsmodul und eines Empfängers 4 als zweites Kommunikationsmodul sowie deren Verbindung mittels einer unidirektionalen Übertragungsstrecke 3 erreicht. Durch diese technische Ausführung ist sichergestellt, dass Signale und Daten nur vom Automatisierungssystem 1 zum Web-Server 5 gesendet werden können. Eine Rückwirkung auf das Automatisierungssystem 1 ist daher über das Internet völlig ausgeschlossen. Es ist somit lediglich eine Fernanzeige, kein sonstiger Eingriff über das Internet möglich.

Zur Realisierung der unidirektionale Kommunikation können z. B. übliche Bausteine für eine serielle Übertragung nach dem RS-232- oder RS-485-Standard verwendet werden, die allerdings in geeigneter Weise einschränkend beschaltet sein müssen, so dass die Signalübertragung grundsätzlich nur in einer Richtung erfolgen kann.

Zur Realisierung der unidirektionalen Kommunikation kann auch eine optische Verbindung vorgesehen werden, die wegen eines dafür eingesetzten optischen Senders 2 und eines optischen Empfängers 4 eine bidirektionale Kommunikation absolut sicher ausschließt. Entsprechend kann auch eine unidirektionale Funkverbindung verwendet werden.

Eine mögliche Betriebsweise besteht darin, eine konfigurierbare Auswahl von Diagnose-, Wartungs- und Servicedaten zyklisch vom Automatisierungssystem 1 auf den Web-Server 5 zu übertragen. Die dabei zugrundeliegende Konfiguration kann gemäß einer ersten Ausführungsvariante nur manuell vor Ort im Automatisierungssystem 1 verändert werden, da eine Rückwirkung auf das Automatisierungssystem 1 vom Web-Server 5 ausgeschlossen ist. Anfragen über das Internet nach weiteren Daten, die nicht über die aktuelle Konfiguration automatisch verfügbar gemacht werden, können somit auf dem Web-Server 5 nur dadurch bereitgestellt werden, dass die Konfiguration im Automatisierungssystem 1 manuell vor Ort durch eine autorisierte Person vorgenommen wird.

Gemäß einer zweiten, etwas erweiterten Ausführungsvariante bzw. Betriebsweise wird dem Web-Server 5 zyklisch eine möglichst umfassende Information über die unidirektionale Verbindung 2, 3, 4 aus dem Automatisierungssystem 1 zugeführt, wobei jedoch der Web-Server 5 mittels einer geeigneten Applikation dafür eingerichtet ist, entsprechend autorisierten Benutzern den Zugriff auf nur benutzerspezifische Teilmengen der Gesamtinformation zu erlauben. Hierfür können bekannte Webtechnologien verwendet werden.

Eine Systemarchitektur entsprechend einer dritten Ausführungsvariante ist in 2 dargestellt. Dabei ist mittels einer als Punkt-zu-Punkt-Verbindung ausgeführten zusätzlichen bidirektionalen Kommunikationseinrichtung 7, 8, 9 eine Möglichkeit geschaffen, um von einer Fernbedienungseinrichtung 7 aus spezielle Daten anzufordern oder die oben genannte Konfiguration zu ändern. Die bidirektionale Kommunikationseinrichtung umfasst ein Schnittstellenmodul 8 am Automatisierungsgerät oder Automatisierungssystem 1, einen bidirektionalen Kommunikationskanal 9, sowie die Fernbedienungseinrichtung 7, also ein Endgerät auf der Anwenderseite.

Der bidirektionale Kommunikationskanal 9 kann z. B. eine übliche direkte Telefonverbindung sein, die je nach Anforderung zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen umfasst. So können die Anfragen nach einem bekannten Verfahren verschlüsselt sein und zusätzlich spezifische Codes enthalten, die dann für eine akzeptierte Anfrage an das Automatisierungssystem erforderlich sind.

Eine Systemarchitektur entsprechend einer vierten Ausführungsvariante ist in 3 dargestellt. Dabei ist eine Fernbedienung dadurch ermöglicht werden, dass als getrennter bidirektionaler Kommunikationskanal ein virtueller Kanal verwendet wird, wie er z. B. durch VPN (Virtual Private Network) von Microsoft auf dem Internet ermöglicht wird. In diesem Fall ist als Schnittstelleneinrichtung ein zusätzlicher Web-Server 10 vorhanden, der mit dem Internet 6 verbunden ist, und als Fernbedienung ist ein internetfähiges Endgerät 11 vorhanden, wie z. B. ein PC mit Browser, oder ein entsprechend eingerichtetes Mobilfunkgerät.

Claims

System zur Fernüberwachung von Automatisierungsgeräten und -systemen, wobei a) ein Web-Server (5) vorhanden ist, in dem Daten aus wenigstens einem Automatisierungsgerät oder Automatisierungssystem (1) für einen Zugriff über eine Internetverbindung (6) bereitstellbar oder bereitgestellt sind, und b) das wenigstens eine Automatisierungsgerät oder Automatisierungssystem (1) mittels einer Kommunikationseinrichtung (2, 3, 4) mit dem Web-Server (5) verbunden ist, die für eine unidirektionale Kommunikation vom Automatisierungsgerät oder Automatisierungssystem (1) zum Web-Server (5) eingerichtet ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – zur Sicherstellung der unidirektionalen Übertragung über eine Übertragungsstrecke (3) – die Kommunikationseinrichtung (2, 3, 4) mittels Kommunikationsmodulen (2, 4) realisiert ist, die Standardmodule für serielle Übertragung mit entsprechender Beschaltung der Module als Sendemodul (2) bzw. Empfangsmodul (4) sind.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – zur Sicherstellung der unidirektionalen Übertragung über eine Übertragungsstrecke (3) – die Kommunikationseinrichtung (2, 3, 4) mittels Kommunikationsmodulen (2, 4) realisiert ist, die als optisches Sendemodul (2) bzw. optisches Empfangsmodul (4) ausgeführt sind.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – zur Sicherstellung der unidirektionalen Übertragung über eine Übertragungsstrecke (3) – die Kommunikationseinrichtung (2, 3, 4) als unidirektionale Funkverbindung ausgeführt ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System gemäß einer ersten Ausführungsvariante dafür eingerichtet ist, eine – nur vor Ort manuell konfigurierbare – Auswahl von Diagnose-, Wartungs- und Servicedaten zyklisch vom Automatisierungsgerät oder Automatisierungssystem (1) zum Web-Server (5) zu übertragen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das System gemäß einer zweiten Ausführungsvariante dafür eingerichtet ist, eine – nur vor Ort manuell konfigurierbare – möglichst umfassende Menge von Diagnose-, Wartungs- und Servicedaten zyklisch vom Automatisierungsgerät oder Automatisierungssystem (1) zum Web-Server (5) zu übertragen, wobei der Web-Server (5) dafür eingerichtet ist, entsprechend autorisierten Benutzern einen Zugriff auf jeweils nur eine benutzerspezifische Teilmenge der Daten zu erlauben.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das System gemäß einer dritten Ausführungsvariante mittels einer als Punkt-zu-Punkt-Verbindung ausgeführten zusätzlichen bidirektionalen Kommunikationseinrichtung (7, 8, 9) dafür eingerichtet ist, von einer Fernbedienungseinrichtung (7) aus – über einen bidirektionalen Kommunikationskanal (9) und ein Schnittstellenmodul (8) am Automatisierungsgerät oder Automatisierungssystem (1) – spezielle Daten anzufordern oder Konfigurationsänderungen vorzunehmen.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der bidirektionale Kommunikationskanal (9) eine direkte Telefonverbindung ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das System gemäß einer vierten Ausführungsvariante mittels einer zusätzlichen bidirektionalen Kommunikationseinrichtung dafür eingerichtet ist, von einem internetfähigen Endgerät (11) aus spezielle Daten am Automatisierungsgerät oder Automatisierungssystem (1) anzufordern oder Konfigurationsänderungen vorzunehmen, wobei ein separater Server (10) eingesetzt ist, der über einen virtuellen Kanal auf dem Internet mit dem internetfähigen Endgerät kommuniziert.