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This paper reflects the content of the presentation “The Next Generation: Ethernet-APL for Safety Systems” at the NAMUR Annual General Meeting 2022. It deals with the use of the Ethernet Advanced Physical Layer (Ethernet-APL) in combination with the PROFINET/PROFIsafe protocol for safety applications. It describes the virtues of the digital communication between the field and safety system. In parallel the aspect of OT security for this use case is touched as well. The paper proposes a secure architecture, where safety- and non-safety field communications are still separated. At the end a set of requirements for the development of future APL devices is described.

Bei diesem Werk handelt es sich um eine Einführung in die Zustandsregelung nach Ackermann mit Vorfilter und PI-Zustandsreglerüberlagerung samt Steuerbarkeitsanalyse im linearen Fall.

Es wird die Beobachtbarkeitsanalyse unter Zuhilfenahme der Methoden von Kalman, Hautus und Gilbert vorgestellt und anhand von Beispielen vertieft.

In this study, the potential of the so-called black-box optimisation (BBO) to increase the efficiency of simulation studies in power engineering is evaluated. Three algorithms ("Multilevel Coordinate Search"(MCS) and "Stable Noisy Optimization by Branch and Fit"(SNOBFIT) by Huyer and Neumaier and "blackbox: A Procedure for Parallel Optimization of Expensive Black-box Functions"(blackbox) by Knysh and Korkolis) are implemented in MATLAB and compared for solving two use cases: the analysis of the maximum rotational speed of a gas turbine after a load rejection and the identification of transfer function parameters by measurements. The first use case has a high computational cost, whereas the second use case is computationally cheap. For each run of the algorithms, the accuracy of the found solution and the number of simulations or function evaluations needed to determine the optimum and the overall runtime are used to identify the potential of the algorithms in comparison to currently used methods. All methods provide solutions for potential optima that are at least 99.8% accurate compared to the reference methods. The number of evaluations of the objective functions differs significantly but cannot be directly compared as only the SNOBFIT algorithm does stop when the found solution does not improve further, whereas the other algorithms use a predefined number of function evaluations. Therefore, SNOBFIT has the shortest runtime for both examples. For computationally expensive simulations, it is shown that parallelisation of the function evaluations (SNOBFIT and blackbox) and quantisation of the input variables (SNOBFIT) are essential for the algorithmic performance. For the gas turbine overspeed analysis, only SNOBFIT can compete with the reference procedure concerning the runtime. Further studies will have to investigate whether the quantisation of input variables can be applied to other algorithms and whether the BBO algorithms can outperform the reference methods for problems with a higher dimensionality.

Network convergence is an increasing trend in the automation domain. More and more plant owners strive for a unification of networks in their plants. This yields a seamless network structure, simplified supervision, and reduced training effort for the personnel, as only one unified network technology needs to be handled. Ethernet-APL is one piece of the puzzle for such a converged network, supporting various real time protocols like PROFINET, EtherNet, HART-IP as well as the middleware protocol OPC UA. This paper gives an overview on the impact of Ethernet-APL field devices to OT security and proposes how to ensure OT security for them.

In dieser Studie wurden Unternehmen, die Produktionsanlagen betreiben oder betreuen, zu ihrem Sicherheitsaufwand bei der Abfrage von Security Advisories für Automatisierungskomponenten befragt. Die befragten Unternehmen (vorwiegend KMU) machten Angaben zum zeitlichen, technischen und personellen Aufwand für die Auswertung von Security Advisories im Produktionsumfeld. Es wurde festgestellt, dass in vielen Unternehmen Defizite in Bezug auf diese Fragestellung bestehen. Dieses resultiert im Wesentlichen aus Mangel an Zeit und Mangel an qualifiziertem Personal. Eine in der Studie vorgeschlagene automatisierte Abfrage von Asset Inventories und eine automatisierte Zuordnung von Security Advisories zu den Assets wird von den befragten Unternehmen durchgehend als sinnvoll erachtet.

Dieser Band ist eine Festschrift zum 68. Geburtstag von Klaus Schubert, der seit 30 Jahren – zunächst an der Fachhochschule Flensburg, dann an der Universität Hildesheim – als Professor im Bereich der Fachkommunikationswissenschaft starke Impulse gesetzt und das Fach nachhaltig geprägt hat. Nicht nur durch sein Modell der vier Dimensionen der Fachkommunikation, sondern auch durch umfassende Publikationstätigkeit, unerschöpfliche Einsatzbereitschaft in der Lehre und herausragendes Engagement für die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses hat Klaus Schubert die eigenständige Disziplin der Fachkommunikationswissenschaft begründet, bekannt gemacht und fortentwickelt. Seine Studierenden, Promovierenden und Fachkolleginnen und -kollegen sind dadurch nachhaltig geprägt worden. „Fachkommunikationswissenschaft gestern, heute, morgen“ versammelt Beiträge von Klaus Schuberts ehemaligen und aktuellen Doktorandinnen und Doktoranden, Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und Weggefährtinnen und Weggefährten, in denen die große Diversität der Fachkommunikationswissenschaft zum Ausdruck kommt.

Der Aufsatz erläutert anschaulich, wie der Transport der elektrischen Energie vom Erzeuger zum Verbraucher im Detail erfolgt. Die Rechnung mit Hilfe grundlegender Beziehungen aus den Grundlagen der Elektrotechnik und dem Poynting-Vektor ermöglicht es, den physikalisch realen Transport der Energie räumlich quantitativ nachzuvollziehen und zu verstehen. An vereinfachten Beispielen wird gezeigt, wie die Energie über zwei Sammelschienen zu den Verbrauchern und insbesondere in die Verbraucher hinein gelangt. Bei den Verbrauchern handelt es sich exemplarisch um einen Widerstand, einen Kondensator, eine Spule und schließlich einen bewegten Leiter im magnetischen Feld als einfachste Form eines Gleichstrommotors. Es wird dargestellt, dass die Energie keinesfalls in den Zuleitungen transportiert wird, sondern durch den umgebenden Raum.

With the use of an energy management system in an industrial company according to ISO 50001, a step-by-step increase in energy efficiency can be achieved. The realization of energy monitoring and load management functions requires programs on edge devices or PLCs to acquire the data, adapt the data type or scale the values of the energy information. In addition, the energy information must be mapped to communication interfaces (e.g. based on OPC UA) in order to convey this energy information to the energy management application. The development of these energy management programs is associated with a high engineering effort, because the field devices from the heterogeneous field level do not provide the energy information in standardized semantics. To mitigate this engineering effort, a universal energy data information model (UEIM) is developed and presented in this paper.

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.