08.2014 Sichere Landung

Automation
Kommunikationstechnik
Sichere
Landung
Auf den Erhebungen
rund um den Flughafen
Zürich blinken in der Nacht rote Lampen. Aufgrund der Distanzen werden
diese über eine drahtlose Verbindung
vom Tower des Flughafens aus geschaltet: Die letzten 30 Jahre per Funk,
heute über ein GSM-Modem.
Bild 1:
Blinklichter
zeigen die
Hindernisse
rund um den
Flughafen
Zürich an.
J
eden Tag landen auf dem Flughafen Zürich rund 380 Flugzeuge
– egal ob die Sonne scheint oder Nebel über den Pisten hängt.
Der Flughafen liegt in einer leichten Senke nördlich von Zürich
und ist von kleinen Hügeln umgeben. Die modernen Flugzeuge
werden zwar von Instrumenten sicher auf die Piste geleitet, damit
die Piloten aber auch bei Nacht und schlechtem Wetter die Hügel
erkennen, sind diese mit Blinklampen markiert: der Hindernisbefeuerung. Insgesamt 28 Blinklichter (Bild 1) sind um den Flughafen Zürich
verteilt, meist auf einem rund 20 Meter hohen Mast, der die Bäume
überragt. Wer am Abend von einem Aussichtsturm aus das Gelände
um den Flughafen betrachtet, sieht, dass die Hindernisbefeuerungen
synchron blinken. 850 Millisekunden lang sind die Lampen eingeschaltet, 750 Millisekunden lang ausgeschaltet. Bis vor Kurzem wurden die Lampen über einen Funksender synchronisiert. Das System
arbeitete zuverlässig, hatte aber den Nachteil, dass die Techniker der
Flughafenbetreiberin keine Rückmeldung bekamen, ob die Lampen
auch wirklich funktionieren.
Kostenersparnis durch GPRS
Heute hat der Flughafen die Funk-Frequenzen abgegeben und die
Hindernisbefeuerung wird über ein GSM-Modem eingeschaltet.
Diese Lösung hatte die Firma Schmid Automation auf die öffentliche
Ausschreibung hin ausgearbeitet und umgesetzt. Die Ingenieure ersetzten sämtliche Steuerungen für die Hindernisbefeuerungen. Jede
der neuen Kleinsteuerungen kommuniziert über ein Modem (Bild 2)
von Phoenix Contact mit der Zentrale auf dem Flughafen. «Wir nutzen
die GPRS-Datenübertragung», sagt Daniel Hutterli, Leiter SoftwareEntwicklung bei Schmid Automation: «Gegenüber einer normalen
GSM-Verbindung hat sie den Vorteil, dass nicht über die Verbindungszeit, sondern über die Datenmenge abgerechnet wird. Die Verbindung
bleibt immer aufgebaut, und Daten werden dank eines Fernwirkprotokolls nur dann versendet, wenn wirklich etwas übertragen werden
muss. Das senkt die Kosten für die Mobilfunkanbindung.»
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aktuelletechnik.ch
8 | 2012
Transparent für TCP/IP
Die Kleinsteuerung kommuniziert über eine EthernetSchnittstelle per TCP/IP mit dem GPRS-Modem. Letzteres überträgt die TCP/IP-Daten ins Mobilfunknetz. Die
Flughafenbetreiberin wiederum hat eine Standleitung
zum Mobilfunkbetreiber. Über diese werden die Daten
anschliessend bis zur Technikzentrale weitergeleitet, wo
die Hindernisbefeuerung gesteuert und überwacht wird.
Ein virtuelles privates Netzwerk (VPN) schützt die Daten
vor unberechtigten Zugriffen. «Das VPN wurde zusammen mit der IT-Abteilung der Flughafenbetreiberin
aufgesetzt. Dabei haben wir uns für eine Verschlüsselung mit einem komplexen Passwort entschieden», erklärt Daniel Hutterli. Das Modem von Phoenix Contact
würde anstelle des Passworts auch die Authentifizierung
über Zertifikate unterstützen. Nicht unterschätzt werden dürfe bei solchen Projekten der administrative
Aufwand mit dem Mobilfunk- und Internet-Provider,
wenn öffentliche IP-Adressen und Mobilfunkabonnemente für den Kunden beantragt werden müssten, erwähnt Daniel Hutterli. Bei der Hindernisbefeuerung war
dies glücklicherweise nicht nötig. Hier sind es die Kleinsteuerungen, welche die Kommunikation mit der Technikzentrale aufbauen und deshalb keine eigene öffentliche IP-Adresse brauchen.
Synchronisiert über Zeitsender
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Wenn die Flugverkehrsleiter im Tower des Flughafens Zürich die
Hindernisbeleuchtungen einschalten, erhalten die 28 über das
Gelände verstreuten Anlagen über GPRS den Befehl dazu. Das
Fernwirkprotokoll stellt einen genauen Zeitstempel zur Verfügung, der zum gleichzeitigen Einschalten genutzt wird. Von nun
an werden die Hindernisbeleuchtungen über den Zeitsender
DCF77 (Bild 3) synchronisiert. So blinken sämtliche Lampen simultan, ohne dass kontinuierlich Daten übertragen werden
müssen. Auch wenn der Zeitsender ein paar Stunden ausfallen
sollte, sind die Uhren der Kleinsteuerungen genau genug, um die
Lampen weiterhin synchron zu schalten. Damit die Lampen über
Jahre zuverlässig arbeiten, wird zudem nicht ein Relais angesteuert, sondern ein Halbleiterschütz, der ebenfalls von Phoenix
Contact geliefert wurde. Hier besteht keine Gefahr, dass nach
einer grösseren Anzahl Schaltungen die Relaiskontakte versagen.
Bild 2: Über das
GSM-Modem (grünes
Modul links) kommuniziert
die Hindernisbefeuerung
mit der Technikzentrale
des Flughafens Zürich.
Bild 3: GSM-Antenne,
DCF77-Empfänger und
Dämmerungsschalter sind
am Mast angebracht.
Bild 4: Ein Flashtrab-Überspannungsschutz leitet bei
einem Blitzeinschlag die
Überspannung in die
Versorgungsleitungen ab.
Kleinsteuerung
überwacht Funktionsfähigkeit
Ein wesentlicher Vorteil der Zweiwegkommunikation ist, dass
Werte überwacht und der Zentrale zurückgemeldet werden
können. So sind bei den Hindernisbefeuerungen typischerweise
drei Lampen pro Turm angebracht. Um zu kontrollieren, ob alle
leuchten, mussten früher die Techniker zu jeder der 28 Befeuerungen in der Umgebung fahren. Heute überwacht die Kleinsteuerung den Strom, den die Lampen verbrauchen, und gibt
eine Warnung, wenn eine Lampe defekt ist. Auch Blitzeinschläge werden gemeldet. Sowohl der Blitzschutz für die Einspeisung
als auch derjenige der Lampen verfügt über einen Signalausgang, der von der Kleinsteuerung ausgelesen werden kann.
Eingesetzt werden Flashtrab-Überspannungsschutzmodule
(Bild 4) von Phoenix Contact – die sich regelmässig bewähren
müssen, denn in die exponierten Masten der Hindernisbefeuerung schlagen oft Blitze ein.
Phoenix Contact AG, www.phoenixcontact.ch
SINDEX Halle 3.2 / Stand A070
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