In Abhängigkeit von CPU-Firmware- und Panel-Image-Version* müssen sich Datum und Uhrzeit eines SIMATIC Panels innerhalb des Gültigkeitszeitraums des SSL/TLS-Zertifikats der Steuerung befinden, um eine HMI-Verbindung aufbauen zu können.
(* siehe auch FAQ Beitrags-ID: 109820712)

Für Stand heute aktuelle Ausgabestände der Komponenten (CPU, Panel) kann die Erfüllung dieser Voraussetzung als generell notwendig angesehen werden.

Sofern die Geräte einmal gültig eingestellt wurden und danach ununterbrochen in Betrieb bleiben oder sich über einen stets erreichbaren NTP-Server hinsichtlich Datum und Uhrzeit synchronisieren können, können die diesbezüglichen Voraussetzungen für einen erfolgreichen Verbindungsaufbau zwischen HMI und CPU generell erfüllt werden.

Problematischer ist die Situation, wenn die Komponenten nach erfolgter Erstinbetriebnahme längerfristig ausgeschaltet werden, z.B. für die Verschiffung vor dem Wiederaufbau beim Endverbraucher und vor Ort eine Synchronisation über einen NTP-Server nicht möglich bzw. vorgesehen ist. Die Pufferzeiten für die Uhr betragen ca. 480h für S7-1200er CPUs bzw. ca. 6 Wochen für S7-1500er CPUs und SIMATIC Panels. So kann es passieren, dass der HMI-Verbindungsaufbau nach Wiedereinschalten der Anlage vor Ort nicht möglich ist, solange die Uhrzeit des HMI-Gerätes nicht wieder gezielt korrigiert wird.

Das anliegende Anwendungsbeispiel bedient folgendes typisches Szenario:
- ein NTP-Server steht vor Ort nicht zur Verfügung
- ein Wiederaufbau der HMI-Verbindung soll auch nach längerfristig ausgeschalteter Anlage automatisch und ohne besondere Aktivitäten des Inbetriebnahme-Personals erfolgen

Für die Lösung wird zunächst die CPU zum NTP-Server ertüchtigt, hierfür wird der Funktionsbaustein „LSNTP_Server“ verwendet. (Anwendungsbeispiel Beitrags-ID: 109780503). Die CPU stellt hierüber ihre eigene Uhrzeit als NTP-Server zur Verfügung, für das Panel wird eine Uhrzeit-Synchronisation über NTP projektiert, als Server-Adresse wird die IP-Adresse der CPU angegeben.

Damit das Panel beim Wiedereinschalten ein Datum bzw. eine Uhrzeit erhält, die in den Gültigkeitszeitraum des Zertifikates der CPU fällt, muss die CPU per eigenem Anwenderprogramm sicherstellen, dass ihre eigene Uhr selbst auch nicht außerhalb dieses Zeitraums eingestellt ist.

Die sicherste Lösung ist daher diejenige, bei der im Programm der CPU fest zwei Zeitstempel hinterlegt sind, die mit dem Gültigkeitszeitraum des Zertifikates korrespondieren. In der CPU lässt sich somit auswerten, ob die aktuelle Uhrzeit außerhalb dieses Zeitraumes liegt, und korrigierend eingreifen, wenn es erforderlich ist. Der Baustein „fbDateTime“ nutzt hierfür vorzugsweise den remanent gespeicherten letzten gültigen Wert der Systemzeit (der ja durch die erfolgte Erstinbetriebahme bereits sinnvoll gesetzt sein sollte) oder alternativ (falls sich dieser gespeicherte Wert nicht innerhalb des Gültigkeitszeitraumes des Zertifikates befinden sollte) den fest hinterlegten mit dem Beginn des Gültigkeitszeitraumes korrespondierenden Zeitstempel. Hierüber kann die CPU jederzeit ihre Uhrzeiteinstellung selbst korrigieren, sodass das HMI über NTP immer eine Uhrzeiteinstellung erhält, die einen HMI-Verbindungsaufbau ermöglicht. Anschließend kann eine manuelle Korrektur der CPU-Uhr über die hierfür vorbereiteten Seiten der HMI-Anwendung erfolgen.

Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass für die Hinterlegung der beiden Zeitstempel, die den Gültigkeitszeitraum des Zertifikates beschreiben, das Zertifikat manuell aus TIA Portal exportiert und angesehen werden muss, um dann die betreffenden Zeitstempel manuell in den Datenbaustein einzutragen. Dies muss nach Neugenerierung der Zertifikate auch wiederholt werden.

Eine vereinfachte Vorgehensweise wäre die, sich unmittelbar nach dem CPU-Anlauf auf den Vergleich der aktuellen Uhrzeit mit der zuletzt gespeicherten Systemzeit zu beschränken. Letztere sollte beim Ausschalten ja immer gültig und passend sein und somit für den Wiederaufbau der HMI-Verbindung ausreichen. Ist die im Anlauf erkannte Systemzeit kleiner als die zuletzt abgespeicherte (z.B. bei Wiedereinschaltung nach Ablauf der Pufferzeit für die Uhr), wird letztere benutzt, um die CPU-Uhr neu zu stellen. Die CPU steht danach an dem Zeitpunkt ihrer letzten Ausschaltung, jedoch innerhalb des Gültigkeitszeitraumes des Zertifikates.

Es entfiele dann der Aufwand für die manuelle Hinterlegung der beiden Grenzwerte für die Uhrzeiteinstellung. Allerdings kann dann nicht ausgeschlossen werden, dass vor Ort der Anwender versehentlich über die HMI-Seiten einen Stellwert für die CPU vorgibt, der außerhalb des Gültigkeitszeitraumes des Zertifikates befindet. Sobald das Panel sich auf diesen Wert hin synchronisiert und die Verbindung nicht mehr aufbauen kann, ist keine Einstellung der CPU-Uhr über die Seiten des HMI mehr möglich.
(Abhilfe: NTP-Synchronisierung am Panel deaktivieren – Panel Uhr manuell einstellen – HMI-Verbindung aufbauen – SPS-Uhr stellen - NTP-Synchronisierung am Panel reaktivieren…)

Das anliegende Anwendungsbeispiel realisiert wahlweise beide Methoden:
(Parameter „mode“ im dbDateTime)
Modus = 0: keine automatische Korrektur
Modus 1: automatische Korrektur ausschließlich über gespeicherten Wert der SystemTime
Modus 2: automatische Korrektur vorzugsweise über gespeicherten Wert der SystemTime, ersatzweise über hinterlegten Startzeitpunkt des Gültigkeitszeitraumes des Zertifikates

Viele Grüße

Eure Fachberatung Deutschland (MT)