Mehr Sensorik, mehr Daten, mehr Kommunikation und damit mehr Komponenten in der Station. Gleichzeitig bleiben Platz, Budget und personelle Ressourcen begrenzt. Gerade wenn Fernwirktechnik nicht nur an einzelnen Standorten, sondern in einer größeren Zahl vergleichbarer Stationen eingesetzt werden soll, summiert sich der Aufwand schnell: Hardware muss beschafft, montiert, verkabelt, konfiguriert, überwacht, aktualisiert und über viele Jahre gewartet werden.
Eine virtuelle RTU (vRTU) setzt genau hier an. Statt die Fernwirkfunktion in einem zusätzlichen physischen Gerät abzubilden, wird sie als Software auf einer bereits vorhandenen Rechenplattform betrieben. Damit kann eine Komponente aus der klassischen Architektur entfallen.
Weniger Hardware – weniger Komplexität
Der erste Vorteil ist ein offensichtlicher: Wenn kein separates Fernwirkgerät benötigt wird, sinkt der Platzbedarf. Darüber hinaus entfallen die Verkabelung, der Aufwand für Beschaffung und Installation sowie selbstverständlich die Anschaffungskosten.
Besonders interessant ist dieser Effekt vor allem über den gesamten Lebenszyklus hinweg betrachtet. Denn jedes zusätzliche Gerät bringt eigene Konfigurationen, Softwarestände, Wartungs- und Supportprozesse sowie Ersatzteilhaltung mit sich. Weniger Komponenten und Schnittstellen zu haben, vereinfacht deshalb nicht nur die Installation, sondern auch den späteren Betrieb.
Wie funktioniert eine virtuelle RTU technisch?
Die grundsätzliche Idee ist, RTU-Funktionen von dedizierter Hardware zu entkoppeln und softwareseitig bereitzustellen. Dazu gehören beispielsweise die Aufnahme und Verarbeitung von Messdaten sowie die Konvertierung zwischen Feld- und übergeordneten Kommunikationsprotokollen.
Wie diese Virtualisierung technisch umgesetzt wird, hängt von der jeweiligen Plattform ab. Bei Garderos läuft die vRTU isoliert in einem LXC-Container innerhalb des Linux-Systems des Routers. Der Container stellt eine getrennte Ausführungsumgebung bereit, sodass Routerfunktion und vRTU zwar dieselbe Hardwareplattform nutzen, softwareseitig aber getrennt betrieben werden.
In einer solchen Architektur können Messgeräte direkt mit der Plattform verbunden werden. Die vRTU übernimmt anschließend die notwendige Protokollkonvertierung und stellt die Daten für übergeordnete Systeme bereit.
Stefan Huber, bei Garderos Ansprechpartner für die Energiebranche, erklärt im Video, wie sich eine solche Architektur praktisch umsetzen lässt.
Der Vorteil wächst mit der Zahl der Stationen
Bei einer einzelnen Station mag ein dediziertes Fernwirkgerät einen überschaubaren Aufwand verursachen. Wird dieselbe Architektur jedoch auf viele Ortsnetzstationen oder andere dezentrale Standorte übertragen, vervielfachen sich Hardware, Konfigurationen und Wartungsaufwand. Was bei einem Standort praktisch ist, kann bei Hunderten zum entscheidenden Faktor werden.
Hier trumpfen softwarebasierte Fernwirkfunktionen mit einem entscheidenden Vorteil auf: Sie lassen sich standardisieren und auf vergleichbare Standorte übertragen.
Konfigurationen, Datenpunkte und Kommunikationsparameter müssen dann nicht für jeden Standort neu aufgebaut werden. Eine spätere Aufrüstung kann – abhängig von Plattform und Anwendung – aus der Ferne durchgeführt werden, entweder durch eine Konfigurationsänderung oder durch ein Software-Update, statt an jeder Station Hardware austauschen zu müssen.
Bei der Garderos vRTU kann das Softwarepaket von einzelnen Installationen auf größere Bestände übertragen werden.
Wie sich die vRTU im Rollout skalieren lässt, zeigt Stefan Huber im Video.
Eine vRTU ist nicht automatisch für jede Aufgabe die bessere Wahl
Nicht immer ist die virtualisierte Variante einer klassischen RTU vorzuziehen. Denn welche Architektur sinnvoll ist, hängt davon ab, welche Aufgaben eine Station übernehmen soll. Bei komplexen lokalen Steuerungs- und Automatisierungsanforderungen kann eine dedizierte RTU weiterhin sinnvoll sein. Ihre Stärken spielt die virtuelle Variante besonders bei klar definierten und gut standardisierbaren Mess-, Protokoll- und Übertragungsaufgaben aus.
Die entscheidende Frage lautet also nicht: Hardware oder Software? Sondern: Welche Funktionen werden am Standort benötigt und wie lassen sie sich viele Jahre lang möglichst einfach betreiben und skalieren?
Die virtuelle RTU auf Garderos Routern
Bei Garderos läuft die vRTU als LXC-Container direkt auf dem Router. Router und Fernwirkfunktion nutzen damit eine gemeinsame Hardwareplattform, bleiben aber softwareseitig voneinander isoliert. Das sorgt dafür, dass ein etwaiger Fehler innerhalb des Containers die Routerfunktion nicht beeinträchtigt.
Die vRTU kann Daten unter anderem über RS-485, RS-232 oder Ethernet aufnehmen. Als Eingangsprotokolle werden derzeit Modbus RTU, Modbus TCP und IEC 60870-5-101 unterstützt; für die Übertragung an übergeordnete Systeme stehen IEC 60870-5-104 und MQTT Sparkplug B zur Verfügung.
Konfiguration und Firmware-Management der vRTU erfolgen zentral über den Garderos Configuration Server. Das vereinfacht insbesondere den Rollout und Betrieb größerer Installationen.
Wo kommt die Garderos vRTU zum Einsatz?
Ein Anwendungsfeld ist das Niederspannungsmonitoring. Messgeräte liefern Daten zu beispielsweise Strom-, Spannungs- oder Netzqualität. Die vRTU übernimmt die Protokollkonvertierung und stellt die Daten für das Leit- oder Datensystem bereit.
Ein weiterer Use Case ist die Einbindung bestehender Feldgeräte in modernere Kommunikationsarchitekturen. In diesem Fall integriert die vRTU vorhandene Geräte und serielle Protokolle in IP-basierte Kommunikationswege. Damit ist die virtuelle RTU dort interessant, wo vorhandene Messtechnik weiter genutzt, gleichzeitig aber Kommunikation und Datenbereitstellung modernisiert werden sollen.
Fernwirkfunktion dort virtualisieren, wo es sinnvoll ist
Die virtuelle RTU ersetzt nicht pauschal die klassische Fernwirktechnik. Sie eröffnet aber eine zusätzliche Architektur: Fernwirkfunktionen können als Software auf einer bereits vorhandenen Plattform betrieben werden, statt dafür ein weiteres Gerät zu installieren.
Das reduziert insbesondere bei standardisierten Anwendungen die Zahl der Komponenten und kann Installation, Wartung und Rollout vereinfachen. Je größer die Zahl vergleichbarer Stationen, desto relevanter wird dieser Effekt.
Und genau darin liegt der entscheidende Gedanke der vRTU: Nicht mehr Hardware verbauen als für die Aufgabe tatsächlich notwendig ist.
