Fernzugriff auf Siemens S7-Steuerungen: Grundlagen
Die Siemens-Steuerungen der S7-Reihe – S7-300, S7-400, S7-1200 und S7-1500 – gehören zu den weltweit am häufigsten eingesetzten in der Industrie. Die Möglichkeit, per Fernzugriff auf diese Steuerungen zuzugreifen, um Diagnosen durchzuführen, Parameter zu ändern oder ihren Zustand zu überwachen, ist ein wichtiger betrieblicher Faktor: Jede vermiedene Anfahrt spart Zeit und Geld.
Der Fernzugriff auf eine Siemens S7-SPS basiert auf zwei sich ergänzenden Komponenten:
- Netzwerkkonnektivität: Ein im OT-Netzwerk des Standorts installierter industrieller 4G/LTE-Router erstellt einen verschlüsselten VPN-Tunnel zur Plattform des Betreibers oder zum Arbeitsplatz des Ingenieurs.
- Das S7comm-Protokoll: Das native Siemens-Protokoll, das die Kommunikation zwischen TIA Portal / Step 7 und der SPS kapseln und transparent über den VPN-Tunnel weiterleiten.
Kompatibilität nach Siemens-Steuerungsserien
Alle S7-Baureihen sind per Fernzugriff zugänglich, allerdings gelten dabei unterschiedliche Voraussetzungen:
| Produktreihe | Netzwerkschnittstelle | Protokoll | Erforderliche CP-Karte |
|---|---|---|---|
| S7-300 | Native MPI-Schnittstelle + CP 343-1 | S7comm über Ethernet | Ja (CP 343-1 Lean oder Advanced) |
| S7-400 | Native MPI-Schnittstelle + CP 443-1 | S7comm über Ethernet | Ja (CP 443-1) |
| S7-1200 | Integriertes Ethernet | S7comm + Modbus TCP + OPC UA | Nein |
| S7-1500 | Integriertes Ethernet | S7comm + OPC UA + Webserver | Nein |
| ET 200SP CPU | Integriertes Ethernet | S7comm + OPC UA | Nein |
Die Modelle S7-1200 und S7-1500 lassen sich am einfachsten aus der Ferne anschließen: Dank ihrer nativen Ethernet-Schnittstelle und der OPC-UA-Unterstützung sind sie direkt über den 4G-VPN-Router erreichbar.
Architektur eines sicheren S7-Fernzugriffs
Der 4G-Router fungiert als transparente Brücke: Aus Sicht des Ingenieurs im TIA Portal erscheint die SPS so, als befände sie sich im selben lokalen Netzwerk. Das S7comm-Protokoll wird unverändert durch den VPN-Tunnel geleitet. Die S7-Steuerung empfängt die Verbindung über ihren TCP-Port 102, der 4G-VPN-Router verschlüsselt den gesamten Datenverkehr zum VPN-Konzentrator, und der Ingenieur stellt über seinen VPN-Client eine Verbindung aus dem TIA Portal her.
Konfiguration von TIA Portal für den Fernzugriff
Bei der Konfiguration eines S7-Fernzugriffs sind mehrere TIA-Portal-Einstellungen zu überprüfen:
In den CPU-Eigenschaften:
- Ethernet-Kommunikation aktivieren (Registerkarte „Ethernet-Adressen“)
- Eine feste IP-Adresse festlegen (DHCP in industriellen Umgebungen vermeiden)
- Konfigurieren Sie die CPU-Sicherheitsstufe (Protection Level) entsprechend Ihrer Sicherheitsrichtlinie
- Bei der S7-1500: Aktivieren oder deaktivieren Sie den PUT/GET-Zugriff je nach Bedarf
Zur Ferndiagnose:
- Die Funktion „Go Online“ von TIA Portal funktioniert über VPN genauso wie im lokalen Betrieb
- Der Diagnosepuffer (Diagnostic Buffer) kann aus der Ferne abgerufen werden
- Die Überwachungstabellen (Watch Tables) sind in Echtzeit zugänglich
S7comm vs. OPC UA: Welches Protokoll eignet sich für den Fernzugriff?
Die S7-1200 (Firmware ≥ 4.0) und die S7-1500 unterstützen neben S7comm auch OPC UA. Für den Fernzugriff haben beide Ansätze ihre Berechtigung:
S7comm ist unverzichtbar für:
- die Programmierung und Programmänderung mit TIA Portal
- die Online-Diagnose (Zustand der Blöcke, Variablenwerte)
- die Übertragung auf das Gerät (Download to device)
OPC UA eignet sich besonders für:
- die SCADA- oder MES-Integration
- die herstellerübergreifende Überwachung
- Echtzeitanwendungen mit Publish/Subscribe (OPC UA PubSub)
- den Zugriff aus Drittsystemen (Python, Node-RED, MATLAB)
Sicherheit: Bewährte Verfahren für den Fernzugriff auf S7
Die Absicherung eines Fernzugriffs auf eine Siemens-SPS erfordert einen mehrschichtigen Ansatz:
- Keine direkte Exposition: Der TCP-Port 102 darf niemals für das Internet freigegeben werden. Jeder Zugriff erfolgt über den VPN-Tunnel.
- Starke Authentifizierung: X.509-Zertifikate oder ein robuster vorab vereinbarter Schlüssel für das VPN, CPU-Passwort im TIA Portal.
- Netzwerktrennung: Die S7-Steuerung befindet sich in einem isolierten OT-Subnetz, wobei der 4G-Router die kontrollierte Verbindung herstellt.
- Protokollierung: Jede VPN-Verbindung und jede TIA-Portal-Sitzung wird mit einem Zeitstempel versehen und protokolliert.
- S7-1500-CPU-Schutz: Aktivieren Sie die Schutzstufe „Confidentiality“, um das heruntergeladene Programm zu verschlüsseln.
- NIS2-Konformität: Dokumentieren Sie für Betreiber kritischer Infrastrukturen die Verfahren für den Fernzugriff und die Zugriffsberechtigungen.
Praktische Umsetzung mit einem industriellen 4G-Router
Die Einrichtung eines S7-Fernzugriffs erfolgt in der Regel in folgenden Schritten:
- Installation des 4G-Routers im OT-Netzwerk (DIN-Schiene, 24-V-DC- oder 12-V-DC-Stromversorgung)
- VPN-Konfiguration: Einrichtung des IPsec- oder OpenVPN-Tunnels auf der Router-Seite
- Zuweisung einer festen IP-Adresse an die S7-CPU im OT-Netzwerk
- Verbindungstest: Ping vom Ingenieursarbeitsplatz aus über VPN
- Verbindung zum TIA Portal: Auswahl der PG/PC-Schnittstelle „TCP/IP“ und Eingabe der IP-Adresse der Steuerung
- Überprüfung der Berechtigungen: Überprüfung der CPU-Sicherheitsstufe
- Dokumentation: Aufzeichnung des Vorgehens und der Berechtigungen