SPS-Stoermeldungen per SMS: Siemens S7, Beckhoff TwinCAT und Wago anbinden

SPS-Stoermeldungen gelangen per SMS aufs Handy der Bereitschaft, indem das SMS-Gateway die Signalkette zwischen Steuerung und Mobilfunknetz schliesst. Fuer Siemens S7-1200 und S7-1500 ist der TMAIL_C-Funktionsbaustein in TIA Portal der schnellste Weg, fuer Beckhoff TwinCAT empfiehlt sich IotHttpRequest als aktiver HTTP-Push, und fuer Wago 750 Feldbuscontroller genuegt ein einziger Konfigurationsschritt am SMSEagle, weil der Modbus-TCP-Slave bereits werksseitig aktiv ist.

Warum SMS fuer SPS-Stoermeldungen der zuverlaessigste Alarmkanal ist

Eine Hebeanlage faellt nachts aus, eine Kompressorsteuerung meldet Druckverlust, eine Abwasserpumpe steht still. Ob jemand die Meldung sieht, haengt davon ab, wie der Alarmweg aufgebaut ist. E-Mail landet im Posteingang, Scada-Fenster sind nachts unbeobachtet, und App-Benachrichtigungen scheitern, wenn kein Internet im Buero verfuegbar ist. SMS kommt auch auf dem Sperrbildschirm an, ohne App und ohne Internetverbindung auf Empfaengerseite, solange der Empfaenger Mobilfunknetz hat. Laut Branchenerhebungen liegt die Oeffnungsrate von SMS-Nachrichten bei ueber 90 Prozent, weit vor E-Mail. Fuer industrielle Anwendungen kommt hinzu, dass das SMS-Gateway im eigenen Netz sitzt und nicht von einem externen Clouddienst abhaengt.

Vier Wege von der SPS zur SMS: ein Ueberblick

Zwischen einer SPS und dem SMSEagle-Gateway gibt es vier technische Wege, die je nach vorhandener Hardware und Programmierkenntnissen unterschiedlich gut passen:

Siemens S7-1200 und S7-1500: welcher Weg funktioniert wie?

Die Siemens SIMATIC S7-1200 und S7-1500 sind die aktuellen Baureihen fuer den Einstiegs- bis Hochleistungsbereich. Beide werden in TIA Portal programmiert und haben eine integrierte PROFINET/Ethernet-Schnittstelle, ueber die TCP/IP-basierte Kommunikation ohne CP-Modul moeglich ist. Drei Wege fuehren von dort zum SMSEagle:

Weg 1: TMAIL_C sendet E-Mail an SMSEagle

Ab TIA Portal V13 steht der Funktionsbaustein TMAIL_C fuer S7-1200 (CPU-Firmware V4.0 und hoeher) und S7-1500 zur Verfuegung. TMAIL_C oeffnet eine SMTP-Verbindung zum angegebenen Mailserver und versendet eine E-Mail. Der interne SMTP-Server des SMSEagle akzeptiert diese E-Mail und wandelt sie sofort in eine SMS um. Die Empfaengeradresse folgt dem Format +4915112345678@IP-DES-SMSEAGLE, also zum Beispiel +491511234@192.168.1.100. So landet die Rufnummer automatisch im Empfaengerfeld.

• TMAIL_C im TIA Portal unter Kommunikation, Weitere, E-Mail einbinden
• Verbindungsparameter SMTP_Server auf IP-Adresse des SMSEagle setzen, Port 25 (oder 587 mit TLS)
• SENDER und TO gemaess Format RUFNUMMER@SMSEAGLE-IP befuellen
• Baustein in OB1 oder im Stoerfall-OB (OB82, OB86) aufrufen
• Flankengetriggert ausloesen, damit nicht bei jeder SPS-Zykluszeit eine SMS entsteht

Beispiel: Drucksensor an I 0.3 signalisiert Unterschreitung. OB82 wird ausgeloest, TMAIL_C sendet an +49151@192.168.10.50. SMSEagle sendet binnen Sekunden die SMS.

Weg 2: MB_SERVER macht die S7 zum Modbus-TCP-Slave

Ab TIA Portal V12 steht der Funktionsbaustein MB_SERVER fuer die S7-1200 bereit, die S7-1500 unterstuetzt ihn ab TIA Portal V13. MB_SERVER aktiviert einen Modbus-TCP-Listener auf Port 502 und exponiert einen frei definierbaren Datenbereich (MB_HOLD_REG) als Holding-Register. Das SPS-Programm beschreibt diese Register mit Stoerbits oder Messwerten. SMSEagle fragt die Register ab Version 6.30 direkt ab, ohne Middleware.

• MB_SERVER in OB1 einbinden, PORT auf eine freie TCP-Verbindungsnummer setzen (z. B. 255)
• MB_HOLD_REG zeigt auf einen Datenblock, der die Stoerbits enthaelt, z. B. DB10.DBX0.0 fuer Bit 0
• SMSEagle: unter Network Monitoring neue Modbus-TCP-Probe anlegen, Ziel-IP und Port 502 der S7 eintragen
• Funktionscode 3 (Read Holding Registers) oder 1 (Read Coils) waehlen, Registeradresse des Stoerbits eintragen
• Alarmbedingung festlegen, z. B. Register 0 gleich 1, SMS-Text und Empfaengernummer hinterlegen

Beckhoff TwinCAT: aktiver HTTP-Push oder passives Modbus-Polling

Beckhoff TwinCAT laeuft auf Windows-basierten Industrial PCs und hat deshalb Zugriff auf den vollen TCP/IP-Stack der Windows-Netzwerkschicht. Das erleichtert den aktiven HTTP-Push erheblich, weil keine serielle oder proprietaere Verbindung noetig ist.

Weg 1: IotHttpRequest sendet HTTP-POST an SMSEagle-API

Mit der Lizenz TF6760 (TC3 IoT Communicator) steht in TwinCAT 3 der Funktionsbaustein FB_IotHttpRequest zur Verfuegung. Dieser Baustein baut eine HTTP-Verbindung zum SMSEagle auf und sendet einen HTTP-POST an den API-Endpunkt /api/v1/alarm mit dem Bearer-Token des Gateways. Die Nachricht wird als JSON im Requestbody uebergeben. Das Ergebnis ist ein sofortiger Push ohne Polling-Verzoegerung.

• TF6760-Lizenz auf dem TwinCAT-Rechner aktivieren, Bibliothek Tc2_IotBase einbinden
• FB_IotHttpRequest-Instanz anlegen, URI auf http://SMSEAGLE-IP/api/v1/alarm setzen
• HTTP-Method auf POST setzen, Authorization-Header mit Bearer-Token befuellen
• RequestBody als JSON: { "to": "+4915112345678", "message": "Stoerung: Pumpe P1 ausgefallen" }
• Baustein flankengesteuert aus dem Stoerfall-Taskkontext aufrufen
• Alternativ ohne TF6760: TF6310 (TC3 TCP/IP) und FB_SocketConnect/FB_SocketSend fuer rohes HTTP, mehr Implementierungsaufwand

Weg 2: Modbus-TCP-Server, passiv von Connect oder SMSEagle gepollt

Wer keine TF6760-Lizenz einsetzen moechte, kann in TwinCAT 3 einen Modbus-TCP-Server aktivieren. Mit der Bibliothek TF6250 (TC3 Modbus TCP) ist das in wenigen Schritten erledigt. TwinCAT exponiert dann Prozessvariablen als Modbus-Register, die SMSEagle oder die smsreach-Plattform zyklisch abfragen. Stoerbits werden als Coils oder Holding-Register abgebildet.

Wago 750 und PFC: Modbus-TCP-Polling ohne einen Programmierungsschritt

Wago 750 Feldbuscontroller wie der 750-841, 750-880 oder 750-852 bringen Modbus-TCP-Slave-Funktionalitaet ohne zusaetzliche Programmierung mit. Die am I/O-Knoten gesteckten Eingangs- und Ausgangsmodule werden automatisch als Modbus-Register gemappt. Die digitalen Eingaenge liegen ab Adresse 0x0000 als Read Discrete Inputs (Funktionscode 2), die Ausgaenge ab 0x0200 als Read Coils (Funktionscode 1).

SMSEagle muss nur wissen, an welcher Registeradresse das Stoerbit liegt. Eine Probe im Webinterface genuegt:

• SMSEagle Webinterface oeffnen, unter Network Monitoring neue Modbus-TCP-Probe anlegen
• Ziel-IP des Wago-Controllers eintragen, Port 502, Unit ID 1 (Standard bei Wago TCP)
• Funktionscode 2 (Read Discrete Inputs) fuer digitale Eingaenge waehlen
• Registeradresse des Stoerbits eintragen, zum Beispiel 0 fuer den ersten digitalen Eingang (DI 1)
• Alarmbedingung Wert gleich 1 setzen, SMS-Text und Empfaengernummer hinterlegen, Abfrageintervall 10 Sekunden
• Kein einziger Schritt am Wago oder in e!COCKPIT noetig

Die Wago PFC100 und PFC200 (Linux-basiert, CODESYS 3.5) erlauben darueber hinaus einen aktiven E-Mail- oder HTTP-Push aus dem CODESYS-Programm. Die CODESYS-Standardbibliothek bietet SmtpClient-Bausteine, WAGO veroeffentlicht auf GitHub unter dem Account WAGO eigene IEC-61131-3-Bibliotheken fuer E-Mail, HTTP und MQTT, die kostenfrei verfuegbar sind.

Einfachester Weg fuer aeltere SPS und LOGO!: Digitaleingang am SMSEagle

Fuer Siemens LOGO!, S7-300/400 ohne TCP/IP-faehige CPU oder aeltere Beckhoff- und Wago-Geraete ohne Ethernet ist ein Netzwerkweg manchmal nicht praktikabel. In solchen Faellen genuegt ein potenzialfreier Relaiskontakt: Ein Digitalausgang der SPS schliesst bei Stoerung einen Kontakt, der auf einen der vier Digitaleingaenge des SMSEagle-NXS-Gateways gefuehrt wird. Das Gateway erkennt den Pegelwechsel und loest sofort eine SMS aus.

• Zwei Kabeladern von einem DO-Relaisausgang der SPS zum DI-Klemmanschluss des SMSEagle legen
• Im SMSEagle-Webinterface unter I/O Control, Digital Inputs den entsprechenden Eingang auswaehlen
• Trigger-Bedingung auf steigende Flanke oder High-Pegel setzen
• SMS-Text und Empfaengernummern hinterlegen
• Kein Netzwerk, keine IP-Adresse, keine Programmaenderung in der SPS noetig

Die vier Digitaleingaenge des SMSEagle NXS koennen vier unabhaengige Stoerquellen abbilden, zum Beispiel Pumpe P1, Pumpe P2, Lueftung und Heizung, jeder mit eigenem SMS-Text und eigener Empfaengerliste.

Hersteller und Protokolle im direkten Vergleich

Wann reicht SMSEagle direkt, wann braucht man eine Alarmierungsplattform?

Die direkte Anbindung von SPS an SMSEagle sendet die Stoermeldung an eine oder mehrere feste Rufnummern. Was sie nicht leistet: nachpruefen, ob jemand reagiert hat, bei fehlender Reaktion an die naechste Person eskalieren oder einen rotierenden Bereitschaftsplan beruecksichtigen. Sobald diese Anforderungen bestehen, schaltet man eine Alarmierungsplattform zwischen SPS und Gateway.

Wie SMS-Alarm und Quittierung in der Praxis aussehen, zeigt die Live-Demo unter smsreach.io/demo: Ein echter Alarm geht aufs Handy, die Quittierung laeuft per SMS-Antwort, die Plattform zeigt den Eingang in Echtzeit. Geeignete SMSEagle-Hardware fuer SPS-Anbindungen, vom NXS-9700 mit vier Digitaleingaengen bis zum NXS-9750 mit zwei Mobilfunkmodulen fuer Redundanz, gibt es mit Beratung vom autorisierten SMSEagle Gold Partner unter smsreach.io/geraete. Was die Plattform hinter dem Gateway fuer Dienstplan, Eskalation und Protokollierung leistet, beschreibt smsreach.io/plattform.