Allgemeines
Das TMO-100 ist ein Datenfunkmodem für TETRA-Netze. Mit Hilfe des Gerätes können Daten transparent innerhalb eines TETRA-Netzes zu einem oder mehreren anderen Punkten übertragen werden. Das TMO-100 vereint Controller, Router, Modem und Funkgerät in einem Gehäuse und macht es so zu einer idealen, kompakten Turn-Key-Lösung.
Es können sowohl serielle als auch IP-basierte Protokolle übertragen werden. Zu diesem Zweck stellt das TMO-100 zwei serielle Schnittstellen (wahlweise RS-232 oder RS-422/485) und einen Ethernet-Port (10/100MBit/s) zur Verfügung. Für die Übertragung über das TETRA-Netz stehen mit der SDS-basierten Übertragung und Packet Data zwei verschiedene Übertragungsmöglichkeiten zur Auswahl.
Die optionale Voice-Funktion bietet die Möglichkeit zum Anschluss einer Hör/Sprechgarnitur und somit der Kontaktaufnahme mit einer konfigurierten Gegenstelle. So können Mitarbeiter "on site" im Bedarfsfall z.B. Kontakt zur Leitstelle aufnehmen.
Als weiteres optionales Leistungsmerkmal besteht die Möglichkeit, das TMO-100 mit internen Ein- und Ausgängen zu beziehen. Die Daten der Ein- und Ausgänge können über das MODBUS-RTU-Protokoll ausgelesen und beschrieben werden, zusätzlich besteht die Möglichkeit, dass eine Änderung sofort als Spontanmeldung an ein anderes Gerät übertragen wird ("unsolicited message" im Alarmfall).
Das TMO-100 ist in ein robustes Aluminium-Strangguß-Gehäuse integriert, welches einfach auf einer Standard DIN-Schiene montiert werden kann. Der weite Vorsorgungsspannungsbereich von 12-24V (+/- 20%) erleichtert die Integration in Anlagen der Automatisierungstechnik.
Serielle Kommunikationsprotokolle
Für verschiedene Anwendungsbereiche, aber auch abhängig von der geographischen Region, werden für Automatisierungsanwendungen unterschiedliche Protokolle verwendet. Energieversorger setzen in Deutschland und Europa vorzugsweise das IEC 60870-5-101 oder IEC 60870-5-104 ein, während in Asien und USA überwiegend das Modbus RTU oder das DNP3 Protokoll verwendet werden. Weniger bekannt ist das PakBus Protokoll oder das Sinaut von Siemens, das hin und wieder in der Wasser- und Abwasserversorgung zu finden ist.
Das Modbus RTU Protokoll eignet sich wegen seiner einfachen und kompakten Struktur besonders gut für langsame bzw. drahtlose Übertragungswege. Es hat jedoch im Gegensatz zu anderen Protokollen den Nachteil, dass die Unterstationen ausschließlich im Pollingbetrieb (Zyklische Abfrage der einzelnen Stationen durch die Zentrale) arbeitet. Bei den anderen Protokollen hingegen besteht bei den Unterstationen auch die Möglichkeit ereignisgesteuerte Meldungen abzusetzen und somit Alarme unabhängig vom Abfragezyklus zu melden.
Das Tetra Modembaugruppe TMO-100 unterstütz alle oben genannten (sowie auch weitere) Protokolle. Dabei wurde besonders Wert darauf gelegt nicht mit GISSI (also Gruppen) zu arbeiten, sondern die einzelnen Datensätze nur an jene Außenstation zu senden, an die der Datensatz gerichtet war. Dies ist bei Tetra Infrastrukturen besonders wichtig, da bei der Übertragung zu Gruppen die Netzlast um ein vielfaches höher sein kann als bei der selektiv gerichteten Übertragung.
Für das Modbus RTU Protokoll stellt das TMO-100 eine Sonderoption zur Verfügung durch die es möglich wird mit Modbus auch ereignisgesteuerte Alarme verarbeiten zu können. Dazu können die Außenstationen zusätzlich zu ihren seriellen Schnittstellen mit einen E/A Board ausgestattet werden, über dessen Eingänge bei Signalwechseln Status-Alarmmeldungen an die Master Funkstation gesendet werden. Diese speichert die Alarme in Modbus Registern ab, womit sie für die angeschlossene Master-SPS einfach lokal abgefragt werden können.
IP-Datenübertragung
Zusätzlich zu den seriell asynchronen Protokollen, kann das TMO-100 sowohl UDP- als auch TCP-Protokolle verarbeiten. Das Gerät arbeitet in diesem Fall als Router. Nach dem Einschalten baut es automatisch eine PPP Verbindung zur Tetra Infrastruktur auf, bezieht dabei eine Netzwerkadresse und kann dann IP Daten von der lokalen Ethernetschnittstelle in die Tetra-IP Welt und umgekehrt versenden. Dabei verwendet das TMO-100 das NAT und Portforwarding, was die Baugruppe zu einem vollwertigen Tetra-Router macht. Für den Anwender ist somit die Tetra Infrastruktur im Prinzip nicht mehr sichtbar. Er schließt seine SPS nur noch an den lokalen Ethernetport an und kann nach Einstellung der IP-Adresse sofort mit anderen SPSsen im Tetra Netz über IP kommunizieren. Für die Konfiguration der Baugruppe kann man auf den integrierten Webserver per Modbus RTU Protokoll über die serielle Schnittstelle, oder per Modbus/TCP über die lokale Ethernetschnittstelle bzw. remote über die Tetra Infrastruktur zugreifen.
Sprachübertragung bei der Verwendung von Datendiensten
Das TMO-100 unterstützt die Sprachübertragung in TETRA Netzen mit Hilfe eines Handbedienteils mit integriertem Mikrophon und Lautsprecher auch während einer bestehenden Datenverbindung. Sobald die PTT-Taste (Push To Talk) am Bedienteil gedrückt wurde, wird die laufende Kommunikation oder der Kommunikationskanal (bei Packet Data) abgebaut und der Sprachruf zu einer programmierbaren ISSI oder GISSI eingeleitet. Sobald die Sprachübertragung beendet wurde, wird der Datenkanal automatisch wieder aufgebaut. Zur Protokollierung kann beim Auf- und Abbau einer Sprachübertragung eine Statusmeldung oder SDS an den Dispatcher versendet.
Datenkompression
Um den Datendurchsatz in TETRA Netzten zu optimieren wurde ein das TMO-100 ein Datenkompressions- und -dekompressionsmechanismus integriert. Je nach Struktur der zu übertragenden Daten, ist eine Kompression zwischen 25% und 80% möglich.
SCADA = Supervise Control And Data Acquisition
Unter SCADA versteht man eine Automatisierungseinrichtung für die Fern-Überwachung, Fern-Steuerung und Datenfernabfrage von Prozessdaten. Vor Ort werden diese Daten durch RTU’s (Remote Terminal Unit), also abgesetzten E/A Baugruppen, oder SPSen (Speicher Programmierbaren Steuerungen) erfasst und über drahtgebundene oder drahtlose Datenübertragung an die Leitstelle gesendet. Diese ist im Regelfall mit grafischen Monitoren ausgestattet, die eine Visualisierung der so erfassten Messdaten und Alarme ermöglicht. Das Abfragen der Daten kann wahlweise im Pollingbetrieb (Zyklische Abfrage der Außenstationen nacheinander) oder Ereignisgesteuert (Alarmmeldung) erfolgen. So unterstützt das Modbus RTU Protokoll nur die Betriebsart „Polling“, andere Protokolle wie zum Beispiel das IEC 60870-5-101 oder das DNP3 können gleichzeitig im Pollingbetrieb arbeiten und ereignisabhängige Alarme ohne Abfrage spontan versenden. Das TMO-100 unterstützt alle oben genannten seriellen, sowie alle auf IP basierenden Protokolle wahlweise in der Funktionalität als serielles Tetra Datenmodem oder Tetra IP-Router. Für das Modbus RTU Protokoll stellt das TMO-100 eine Sonderoption zur Verfügung durch die es möglich wird mit Modbus auch ereignisgesteuerte Alarme verarbeiten zu können. Dazu können die Außenstationen zusätzlich zu ihren seriellen Schnittstellen mit einen E/A Board ausgestattet werden, über dessen Eingänge bei Signalwechseln Status-Alarmmeldungen an die Master Funkstation gesendet werden. Diese speichert die Alarme in Modbus Registern ab, womit sie für die angeschlossene Master-SPS einfach lokal abgefragt werden können.
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