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The impact of vertical and horizontal integration in the context of Industry 4.0 requires new concepts for the security of industrial Ethernet protocols. The defense in depth concept, basing on the combination of several measures, especially separation and segmentation, needs to be complimented by integrated protection measures for industrial real-time protocols. To cover this challenge, existing protocols need to be equipped with additional functionality to ensure the integrity and availability of the network communication, even in environments, where possible attackers can be present. In order to show a possible way to upgrade an existing protocol, this paper describes a security concept for the industrial Ethernet protocol PROFINET.

In the area of manufacturing and process automation in industrial applications, technical energy management systems are mainly used to measure, collect, store, analyze and display energy data. In addition, PLC programs on the control level are required to obtain the energy data from the field level. If the measured data is available in a PLC as a raw value, it still has to be processed by the PLC, so that it can be passed on to the higher layers in a suitable format, e.g. via OPC UA. In plants with heterogeneous field device installations, a high engineering effort is required for the creation of corresponding PLC programs. This paper describes a concept for a code generator that can be used to reduce this engineering effort.

With regard to climate change, increasing energy efficiency is still a significant issue in the industry. In order to acquire energy data at the field level, so-called energy profiles can be used. They are advantageous as they are integrated into existing industrial ethernet standards (e.g. PROFINET). Commonly used energy profiles such as PROFIenergy and sercos Energy have been established in industrial use. However, as the Industrial Internet of Things (IIoT) continues to develop, the question arises whether the established energy profiles are sufficient to fullfil the requirements of the upcoming IIoT communication technologies. To answer this question the paper compares and discusses the common energy profiles with the current and future challenges of energy data communication. Furthermore, this analysis examines the need for further research in this field.

Planer und Betreiber von Produktionsanlagen stehen vor der Frage, welche Normen für die IT-Sicherheitskonzepte und ggf. auch für eine Auditierung dieser Anlagen anzuwenden sind. Da die Verantwortlichkeit in Bezug auf die IT-Sicherheit für die Operational Technology (OT) oft in anderen Händen liegt, als die für Information Technology (IT), gibt es hier gelegentlich abweichende Auffassungen darüber welche Normen zu Grunde zu legen sind. Personen aus dem IT-Umfeld fokussieren in der Regel auf die Normreihe ISO 27001, während Personen aus dem OT-Umfeld eher die Normreihe IEC 62443 favorisieren. Dieser Beitrag beschreibt die Grundlagen und Ausrichtung der beiden Normreihen und gibt Anregungen, in welchem Kontext welche die Normen sinnvoll und ggf. auch kombiniert nutzbar sind. Das Dokument schließt mit einer Empfehlung für ein Vorgehen im Bereich von Produktionsanlagen für die Fertigungs- und Prozessindustrie (OT-Security). Abschließend wird im Anhang noch am Beispiel einer Abwasserbehandlungsanlage die Anwendbarkeit der Normen diskutiert.

This paper presents the implementation of a GMVC-based WAPSS to damp the interarea modes of power systems. The choise for the GMVC to tackle this problem lies on the fact that it can be used to compensate the time delay due to the latency of the transmission system in a more natural way than other controllers. The paper shows that it is possible to improve system’s closed-loop stability since its behavior is the same as if the time delay is not regarded. Simulation results with Kundur’s System prove that a latency of 1 second at a conventional WAPSS might lead system’s power to oscillate for 50 seconds for a short-circuit at the transmission line, whereas the oscillation decreases to only 5 seconds if the GMVC-based WAPSS is implemented.

Das Forschungscluster Industrie 4.0 stellt in acht Beiträgen aktuelle Ergebnisse aus seinen vielfältigen Forschungsprojekten vor. Es werden virtuelle Techniken in der Produktentwicklung, Lehrkonzepte für Industrie 4.0, Energy Harvesting bei Antennen, Energiemanagement in Produktionsanlagen, firmenübergreifende IT-Security Anforderungen, dezentral gesteuerte Produktionsprozesse und Spracherkennung mit Mikrocontrollern behandelt.

Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, ein einfach verständliches Simulationsmodell zur Darstellung der Wirkung von Kabelschirmen bei Betrachtung verschiedener Schirmauflageverfahren zu entwickeln. Die erarbeiteten Ergebnisse decken sich mit der allgemein vertretenen Meinung, dass die beste Schirmwirkung durch eine beidseitige und flächige Schirmauflage erzielt wird. Zuerst werden Grundlagen erklärt, wobei sich auf relevante Literatur bezogen wird. Daraus wird das Simulationsmodell hergeleitet, dessen Ergebnisse anhand von theoretischen Überlegungen und praktischen Messungen überprüft werden. Die vorliegende Arbeit ist interessant für Ingenieurinnen und Ingenieure der Automatisierungstechnik in der Prozess- und Fertigungsindustrie, die ein grundlegendes Verständnis für relevante Effekte der Kabelschirmung bilden wollen.

Dieses Research Paper befasst sich mit dem Thema der Hochverfügbarkeit von Automatisierungsnetzwerken am Beispiel von PROFINET. Anhand von verschiedenen PROFINET-Topologien soll verdeutlicht werden, durch welche Maßnahmen eine hohe Verfügbarkeit erzielt werden kann. Zuvor wird mithilfe von grundliegenden Berechnungsbeispielen gezeigt, wie sich die Verfügbarkeit eines technischen Systems ermitteln lässt. Anschließend erfolgt für die Betrachtung der Gesamtverfügbarkeit einer PROFINET-Anlage eine genaue Bestimmung der jeweiligen Verfügbarkeitswerte für die einzelnen PROFINET-Geräte. Ein besonderes Augenmerk richtet sich hierbei speziell auf die Verwendung von IO Devices mit redundanten bzw. nicht-redundanten Interfacemodulen. Für das Erzielen einer hohen Verfügbarkeit sind nicht nur PROFINET-Geräte von entscheidender Bedeutung, sondern auch die Stuktur des PROFINET-Netzwerks. Im Zusammenspiel mit den bereits existierenden Redundanzprotokollen, die für die Verwaltung des Datenverkehrs zuständig sind, werden in diesem Bericht mehrere Topologien anhand verschiedener Eigenschaften und Voraussetzungen auf ihre Vor- und Nachteile untersucht und entsprechend ihrer Gesamtverfügbarkeitswerte bewertet. Dieses Research Paper basiert im Wesentlichen auf der Bachelorarbeit von Herrn Sebastian Stelljes an der Hochschule Hannover. Im Nachgang zur Arbeit wurden noch weitere Aspekte untersucht und mit den Inhalten der Bachelorarbeit zu diesem Research Paper zusammengeführt.

Die zunehmenden Anwendungsfälle der vertikalen und horizontalen Vernetzung von Automatisierungssystemen erhöhen gleichzeitig auch die Bedrohungen der IT-Sicherheit der relevanten automatisierten technischen Prozesse. Zukünftige Anlagenstrukturen werden stärker vernetzt und dezentralisiert organisiert sein, oder sogar weltweit mit anderen technischen Systemen über das Internet kommunizieren. Dies erfolgt häufig über standardisierte Kommunikationsprotokolle, im Weiteren Middleware genannt. Daher ist die Bedeutung standardisierter Verfahren und Modelle zur Erleichterung der Sicherheitskonfigurationen der Middleware, die die folgenden Anforderungen erfüllen, von wesentlicher Bedeutung: - Sichere Kommunikation (sichere Middleware) - Authentifizierung und Autorisierung der Kommunikationspartner auch bei stark vernetzten Systemen und Ad-hoc-Verbindungen - Einfache Verwaltung von Sicherheitsmaßnahmen ohne erheblichen Mehraufwand für die Organisation Die bestehende Referenzarchitektur und die Sicherheitsmerkmale der entsprechenden Middleware werden untersucht, um deren Anwendbarkeit in verschiedenen Stufen der Automatisierungspyramide zu ermitteln. Es werden die Sicherheitsmerkmale für eine durchgängig sichere Kommunikation und deren Flexibilität bei der Integration in eine Public Key Infrastruktur (PKI) untersucht. Die bestehenden Zugangskontrollmechanismen und deren Zukunft im Rahmen von Industrie 4.0 werden bewertet. Die Möglichkeiten zur Integration des mit Attributzertifikaten aktivierten Berechtigungsmechanismus im Rahmen von OPC UA werden in diesem Projekt untersucht und als Teil des Demonstrators implementiert. Die Anwendungsrelevanz der entwickelten Lösungen wird gewährleistet, indem die Projektpartner des projektbegleitenden Ausschusses bei der Erstellung und dem Review von Konzepten frühzeitig beteiligt werden.

Bei der Integration technischer Energiemanagementsysteme (tEnMS) in Automatisierungsanlagen fällt ein hoher Engineering-Aufwand an, besonders für die Steuerungsprogrammierung. Dieser Engineering-Aufwand ist für industrielle Anwender der Hauptgrund, integrierte tEnMS nicht einzusetzen. Im Rahmen des Forschungsprojektes „Integriertes Anlagenengineering zur Erhöhung der Energieeffizienz (IAE4)“ (Förderkennzeichen: ZN2948; Forschungsprofessur des Landes Niedersachsen/Volkswagenstiftung) wurde untersucht, wie sich dieser Engineering-Aufwand reduzieren lässt. Hierzu wurde ein Software-Werkzeug entwickelt, das die benötigten Steuerungsprogramme automatisch aus Engineering-Daten und Gerätebeschreibungsdateien generiert. Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse des IAE4-Projektes vor.