Zeitdienstanlagen

In jüngster Zeit hat die Zeitservice-Technologie wieder an Wichtigkeit gewonnen, da durch die fortschreitende Netzwerktechnologie Taktsteuerungen (sogenannte Zeitserver) immer mehr in die Abläufe der Gebäude-, Anlagen- und Fabrikautomatisierung integriert werden und die Aufgabe der konsistenten, gleichmäßigen Zeitsynchronisation ("Zeitstempel") unterschiedlichster IT-Geräte übernehmen. Alles in allem lässt sich feststellen, dass das herkömmliche Taktsystem mit polumschaltbaren Minutenpulsen bestenfalls für die Ersatzinvestition noch eine wichtige Rolle spielen kann, dass aber neue Systeme zumindest in selbststeuernder Technologie - d.h. auf Basis von Telegrammen und automatisierter Abgleichprozesse - realisiert werden.

Sowohl NTP-Server ( "Master Clocks") als auch NTP-Clients ( "Subordinated Clocks", Analog- und Digitalzeitanzeigen sowie Informationsanzeigen) lassen sich dank eines hochgenauen, teils überflüssigen Timestamps einfach in IT-Netzwerke integrieren und kontrollieren selbst deren Abläufe präzise und sicher. Ungeachtet der letztendlich ausgewählten Produktbestandteile (Haupt- und Nebenuhr, Steuer- und Endgeräte) ist es daher zunächst von großer Wichtigkeit, die verschiedenen Verfahren zur Aufteilung des zeitlichen Signals präzise zu beherrschen.

Hierbei wird prinzipiell zwischen drahtgebundenen Systemen und ferngesteuerten Systemen unterschieden, was zu weiteren Differenzierungen mit konkreten Kosten-Nutzen-Aspekten führt. In der Zeitaufteilung wird daher die Übermittlung des Signals von der Masteruhr (Steuereinheit) zu den Slave-Uhren (Terminals) berücksichtigt, wodurch die Fragestellung der Masterclock-Synchronisation (DCF 77, GPS, durch überlagerte Informatiksysteme oder Quarzbasis) meist erst zu einem späten Zeitpunkt besprochen wird.

Impulstaktbetrieb " bedeutet, dass abwechselnd Minuten- oder Sekundenpulse von der Mutteruhr über eine Zweiaderleitung an die Nebenuhr gesendet werden. Der Vorteil dieser herkömmlichen Technologie liegt in der relativ einfachen Bedienung und den relativ geringen Materialkosten. Bei Netzunterbrechungen müssen die Taktgeber ggf. von Hand zurückgesetzt werden, wobei die Haupttaktgeber im Falle eines Stromausfalls in der Regel Pulse mit einem Zwischenspeicher abspeichern und nach der Spannungswiederkehr kurz hintereinander an die Nebentaktgeber abgeben.

Diese Methode ist auch für digitale Uhren nur eingeschränkt durchführbar. Sogar die modernen, selbststeuernden Anlagen funktionieren in der Regel auf der Grundlage konventioneller Zweileiterkabel. Im Unterschied zur Pulstechnik übermitteln die selbstausrichtenden Geräte in der Regel die gesamte Zeit- und Datumsangabe an die Slave-Uhr, wodurch die Slave-Uhr eine bestimmte lntelligenz (z.B. Positionserkennung) zur Verarbeitung und Umsetzung dieser Pakete haben muss.

Mit diesen Datenpaketen werden sowohl Slave-Uhren gesteuert als auch z.B. analoge Uhrwerke mit Strom versorgt. Der Stromverbrauch der Geräte liegt bei ca. 5 mA. Mit dieser Multifunktionstechnik können jedoch keine klassischen Uhrensysteme bedient werden. Ob in der Verkehrsleittechnik (Bahnhöfe, Flughäfen), in Kontroll-, Überwachungs- und Betriebszentralen oder in der Industrie, es zeigt sich, dass netzbasierte Anlagen zunehmend ihren Weg in die Betriebspraxis finden.

Der entscheidende Vorzug ist, dass keine getrennten Leitungswege für das Taktsystem - oder andere Teilsysteme - gelegt werden müssen, da die üblichen Netzwerkkabel (z.B. CAT 5e/Cat 6e) für alle Kommunikations- und Informationstechnikgeräte gleichberechtigt zur Anwendung kommen. LAN-basierende Anlagen nutzen das übergreifende TCP/IP-Referenzmodell. Basierend auf diesem globalen NTP-Standard können Master-Clocks (NTP-Server, Steuergeräte) mit Sub-Centern (NTP-Clients/Server) oder Endgeräte (analoge oder digitale Uhren, Informationsanzeigen) nun ein zentrales Zeitservice-System aufbauen, ohne ein physisch separates Kabelnetzwerk für das Uhrensystem aufzustellen.

Weiterer wesentlicher Pluspunkt solcher Anlagen ist, dass die vom NTP-Server generierten Zeitinformationen im ganzen Netz mit hoher Genauigkeit zur VerfÃ?gung stehen, so dass auch andere angebundene IT-Anlagen ohne Probleme auf diese zeitliche Basis synchronisiert werden können und somit ein systemkonformer "Zeitstempel" definiert wird. Bei diesem Zeitzeichenempfänger können entweder die vom Mainflinger Funksender ausgesendeten DCF 77-Signale oder die über Satelliten gelieferten GPS-Zeitdaten unmittelbar aus der Uhrzeitanzeige ausgelesen werden.

Dabei ist jedoch zu beachten, dass einzelne Empfangsstörungen - ob geografisch oder nur durch äußere Einflüsse - sich insgesamt nachteilig auf die Funktion der autarken Funk-Uhr auswirkt, da die Terminals dann eine andere Uhrzeit ausgeben. Bei verkabelten Anlagen wird dies dadurch verhindert, dass die Masteruhren in der Regel immer eine recht genaue Quarzzeitbasis als innere Basis haben, auch wenn die Synchronisation mit dem DCF oder GPS ausfällt.

Deshalb empfiehlt es sich in der Regel, keine autarken Funk-Uhren für Uhrensysteme mit mehreren Terminals zu nutzen, sondern für raumgetrennte "Stand-alone-Lösungen" der einzelnen Zeitdisplays. Interessant im Bereich der Industrieuhren sind Anlagen, die die Vorzüge eines konventionellen Uhrensystems (zentrale Ansteuerung durch quarzgesteuerte Hauptuhren, also synchrone Nebenuhren) mit den Vorzügen einer drahtlosen Verbindung verbinden.

Hierbei ist es eine Takttechnik, bei der ein Zeitgeber das Zeitzeichen in genormter Sendefrequenz (868 MHz) an die Empfängermodule der Geräte sendet und so ein "drahtloses Funkuhrsystem" schafft. Die Synchronisation erfolgt entweder über eine herkömmliche Masteruhr, einen hochmodernen NTP Zeitserver oder über einen entsprechenden DCF- oder GPS-Zeitsignalempfänger. Dies gibt dem Benutzer ein sehr hohes Maß an Freiheit bei der Implementierung von Zeitservice-Systemen.

Die Verlegung zusätzlicher Leitungen für die Erneuerung oder den Ausbau vorhandener Systeme (z.B. historischer, denkmalgeschützter Gebäude) ist teilweise nicht möglich, so dass die "drahtlose" Technik eine praktische Problemlösung mit einer unbegrenzten Zahl von Slave-Uhren ist. Wenn Sie auch auf Stromversorgungskabel verzichtet haben wollen, müssen die Geräte über eine Batterie betrieben werden.

Callless Uhrensysteme sind geeignet als Zusatz zu netzwerkbasierten Uhrensystemen, wenn z.B. in einigen Bereichen eines Gebäudes keine Netzkabel vorhanden sind und Sie trotzdem verlässliche, systemabhängige Uhrzeitanzeigen einbauen wollen. Weiterhin ist zu differenzieren zwischen dem Ausbau oder der Erneuerung vorhandener Infrastruktur und der Planung einer völlig neuen Uhr.

Zusätzlich muss die Zahl der Uhrzeitanzeigen (Klemmen, Analog- oder Digitaluhren) und die Zahl der gewünschten Uhrzeitanzeigen (Klemmen, Analog- oder Digitaluhren) sowie die Zahl der gewünschten Taktleitungen (wenn bestimmte Teile des Gebäudes separat angeschlossen werden sollen) definiert werden. Es gibt eine breite Palette konventioneller Master Clocks (Steuergeräte), die für kleine (1-2 Uhrenlinien), mittelgroße (4-8 Uhrenlinien) oder grössere Uhrensysteme einsetzbar sind.

Die technischen Selektionskriterien sind in der Regel die Performance-Daten, die Benutzerfreundlichkeit, die Sicherheit der Investition (z.B. aufwärtskompatibel) und die Systemtauglichkeit (Schnittstellen, zusätzliche Funktionen oder Fehlermeldungen) dieser Master-Clocks. Besonderes Augenmerk sollte auf den Vor-Ort-Service und - für Wartungs- und Auswertungszwecke - die Fernzugriffsmöglichkeit vom Hersteller, besonders für große Zeit-Service-Center, gerichtet werden.

Master-Clocks können entweder von außen (über DCF 77 oder GPS) oder über eine eingebaute Quarz-Basis synchronisiert werden. Man sollte aber auch darauf achten, dass die gebotene Netzwerktechnologie nicht nur die gewünschten Funktionen allein, sondern - wenn nötig - auch in der Umgebung mit anderen, herkömmlichen Techniken der Zeitverteilung gewährleistet. Wichtiges Auswahlkriterium für Slave-Uhren (Endgeräte) ist zunächst die Differenzierung, ob eine Analog- oder Digitalzeitanzeige erwünscht ist.