Mit dem Cyber Resilience Act (CRA) schafft die EU erstmals einheitliche, verbindliche Anforderungen an die Cybersicherheit von Produkten mit digitalen Elementen. Dazu gehören unter anderem sichere Softwareupdates, ein strukturiertes Schwachstellenmanagement, Transparenz über Komponenten und die Absicherung digitaler Kommunikationswege.
Für die Prozessindustrie stellt dies eine besondere Herausforderung dar. In kaum einem anderen Industriebereich sind Anlagen so langlebig. Feldgeräte, Messstellen, Ex-Komponenten oder Businfrastruktur bleiben häufig 10, 20 oder mehr Jahre im Einsatz. Viele dieser Systeme basieren nach wie vor auf bewährten und robusten Feldbus-Technologien wie PROFIBUS PA und DP, die jedoch nicht nach modernen Security-by-Design-Konzepten entwickelt wurden.
Profibus DP wird in der Prozessindustrie überwiegend auf der Steuerungs- und Automatisierungsebene eingesetzt, etwa zur Anbindung von Leitsystemen, SPSen, Antrieben sowie schnellen Remote-I/O-Systemen. Über DP/PA-Links oder Segmentkoppler wird diese Ebene mit Profibus-PA-Segmenten verbunden, in denen sich die Feldgeräte befinden, die häufig in weitläufigen Anlagenbereichen oder in Ex-Zonen installiert sind. Dadurch ist eine robuste, historisch gewachsene Kommunikationsarchitektur entstanden, die heute zusätzliche Sicherheitsmechanismen benötigt, um modernen Cyber-Bedrohungen gerecht zu werden. Neben den Anforderungen an die Cybersicherheit steigen auch die Erwartungen an den digitalen Integrationsgrad: Daten müssen zuverlässig in Leitsysteme, Asset-Management-Plattformen oder IIoT-Analytik fließen. Das erfordert nicht nur einen sicheren, sondern auch einen durchgängig verfügbaren Zugriff auf alle relevanten Betriebs-, Diagnose- und Konfigurationsdaten der Anlagen.
Weichenstellung für die Modernisierung
DP/PA-Koppler bilden bis heute in vielen Prozessanlagen das Bindeglied zwischen der Steuerungsebene mit Profibus DP und der Feldebene mit Profibus PA. Ihre Hauptaufgabe besteht in der physikalischen Umsetzung zwischen RS-485 und MBP sowie in der Segmentkopplung bewährter PA-Feldgeräte an die übergeordnete Automatisierungsebene.
Allerdings wurden die klassischen DP/PA-Koppler nicht für die Anforderungen moderner Automatisierungs- und Sicherheitskonzepte entwickelt. Insbesondere Aspekte wie Cybersicherheit, Redundanz, flexible Parametrierung, zentrale Diagnosefunktionen und eine durchgängige digitale Integration lassen sich daher nur eingeschränkt oder gar nicht umsetzen.
Parallel dazu stößt diese Geräteklasse zunehmend an technologische und regulatorische Grenzen. In vielen Fällen ist eine Weiterentwicklung wirtschaftlich nicht mehr darstellbar, und auch die langfristige Verfügbarkeit entsprechender Produkte ist nicht immer gesichert. Für Anlagenbetreiber entsteht daraus ein strategischer Handlungsdruck. Vor diesem Hintergrund verstärkt sich der Trend, die Steuerungsebene schrittweise von Profibus DP auf Profinet zu migrieren. Ziel ist es, eine zukunftsfähige Kommunikationsbasis zu schaffen, die sowohl Sicherheits- als auch Digitalisierungsanforderungen zuverlässig erfüllt.
Als Ethernet-basierte Architektur bietet Profinet hierfür entscheidende Vorteile. Dazu zählen deutlich höhere Bandbreiten, moderne Redundanzmechanismen wie MRP oder System Redundancy (S2) sowie netzwerkbasierte Sicherheitskonzepte. Darüber hinaus ermöglicht Profinet eine bessere Durchgängigkeit über verschiedene Ebenen hinweg und vereinfacht das Lifecycle-Management, etwa durch standardisierte Update- und Wartungsprozesse. Damit erfüllt Profinet genau jene Anforderungen, die im Zuge des CRA und der digitalen Transformation an Automatisierungsstrukturen gestellt werden.
Sicher und ohne Eingriff modernisieren
Für viele Betreiber ist jedoch klar: Ein vollständiger Austausch der PA-Feldgeräte ist nicht realistisch. Benötigt wird eine Lösung, die bestehende Profibus PA-Segmente erhält, aber gleichzeitig eine moderne Profinet-Steuerungsarchitektur ermöglicht. Das pnGate PA von Softing Industrial kann hier eine Lösung sein. Das Gateway ermöglicht die direkte Integration von Profibus PA in Profinet-Steuerungen und stellt die PA-Master-Funktionalität ohne zusätzliche Zwischenschichten bereit. Mehrere PA-Segmente können parallel angebunden werden, wobei sowohl die vorhandenen Feldgeräte als auch bestehende Power Conditioner weiterhin genutzt werden können.
Darüber hinaus unterstützt pnGate PA moderne Redundanzkonzepte zur Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit und erlaubt dank Configuration-in-Run flexible Anpassungen während des laufenden Betriebs. Die Einbindung in gängige Engineering- und Asset-Management-Werkzeuge vereinfacht Parametrierung, Diagnose und Wartung und verbessert die Transparenz über die gesamte Feldebene hinweg. Der Vorteil: Die vorhandene PA-Infrastruktur bleibt vollständig erhalten, während die Modernisierung gezielt auf der Kommunikations- und Steuerungsebene erfolgt. Damit lässt sich der Übergang zu Profinet schrittweise und ohne tiefgreifende Eingriffe in die Feldebene realisieren.
Schrittweise Modernisierung einer Anlage
Wie die Umsetzung konkret aussehen könnte, stellen wir an einem exemplarischen Use Case in einer Prozessanlage dar. Ein chemischer Betreiber mit einer Vielzahl langjährig installierter Profibus-PA-Feldgeräte steht vor einer Modernisierungsentscheidung. Die Kommunikationsinfrastruktur basiert auf DP/PA-Kopplern, deren Zukunft nicht gesichert ist. Gleichzeitig steigen interne und regulatorische Sicherheitsanforderungen, und das Unternehmen möchte Prozessdaten stärker für Condition Monitoring, Leitsystemintegration und Energieeffizienzanalysen nutzen.
Herausforderungen im Bestand
Die bestehende Kommunikationsarchitektur ist historisch gewachsen und auf hohe Verfügbarkeit ausgelegt, bietet jedoch nur begrenzte Möglichkeiten im Hinblick auf Diagnose, Skalierbarkeit und Security. Insbesondere fehlen netzwerkbasierte Zugriffskonzepte und moderne Sicherheitsmechanismen. Auch die Anzahl der Feldgeräte pro Segment ist technisch limitiert, was Erweiterungen erschwert. Parametrierung und Wartung sind mit einem hohen manuellen Aufwand verbunden, während Redundanz- und Performance-Optionen nur eingeschränkt zur Verfügung stehen. Insgesamt wird deutlich, dass die vorhandene DP/PA-Struktur den heutigen Anforderungen an Transparenz, Sicherheit und Datenverfügbarkeit nur noch bedingt gerecht wird.
Ziel der Modernisierung
Vor diesem Hintergrund definiert der Betreiber klare Modernisierungsziele. Im Mittelpunkt steht die Einführung von Profinet als durchgängige Steuerungs- und Kommunikationsarchitektur, ohne die bestehende Feldebene grundlegend austauschen zu müssen. Die vorhandenen PA-Feldgeräte sowie die installierte Verkabelung sollen weiterhin genutzt werden, um Investitionskosten und Stillstandszeiten gering zu halten. Gleichzeitig sollen zentrale Engineering-, Parametrierungs- und Asset-Management-Konzepte etabliert werden. Ergänzend dazu sind eine saubere Netzwerksegmentierung, sichere Remote-Zugriffsmöglichkeiten sowie eine langfristige Zukunftssicherheit im Sinne aktueller regulatorischer Anforderungen – etwa des Cyber Resilience Act (CRA) – gefordert.
Realisierter Lösungsansatz
Die Umsetzung erfolgt schrittweise, um den laufenden Anlagenbetrieb nicht zu beeinträchtigen. Zunächst werden die bestehenden DP/PA-Koppler sukzessive durch moderne PA-Gateways ersetzt. Diese ermöglichen die direkte Einbindung der PA-Segmente in eine Profinet-Topologie. Dadurch wird die Feldebene transparenter und enger in die übergeordneten Automatisierungs- und Engineering-Werkzeuge integriert.
Parallel dazu werden die PA-Segmente in bestehende Asset-Management- und Engineering-Systeme eingebunden, sodass Parametrierung, Diagnose und Wartung zentral erfolgen können. Für besonders kritische Anlagenteile werden redundante Kommunikationsstrukturen aufgebaut, um die Anlagenverfügbarkeit weiter zu erhöhen. Ergänzend entstehen neue Möglichkeiten für eine detaillierte Diagnose, ein kontinuierliches Monitoring sowie für skalierbare Erweiterungen zukünftiger Anlagenteile.
Erzielter Mehrwert
Durch die Modernisierung profitiert der Betreiber in mehrfacher Hinsicht. Die neue Architektur erfüllt zentrale Anforderungen moderner Regularien wie des CRA, etwa im Bereich Zugriffssicherheit, Updatefähigkeit und Transparenz. Gleichzeitig verbessert sich die Verfügbarkeit von Prozess- und Diagnosedaten deutlich, sowohl für den laufenden Betrieb als auch für Instandhaltung, Monitoring und Optimierungsaufgaben. Redundante Strukturen und erweiterte Diagnosefunktionen erhöhen die Anlagenverfügbarkeit, während der Einsatz standardisierter Engineering-Werkzeuge den Projektierungs- und Wartungsaufwand reduziert. Nicht zuletzt lassen sich durch die Weiterverwendung der bestehenden PA-Feldgeräte und der vorhandenen Verkabelung erhebliche Kosten einsparen. Insgesamt erhält der Betreiber eine moderne, skalierbare und cyberresiliente Kommunikationsstruktur, ohne tiefgreifende Eingriffe in die Feldebene vornehmen zu müssen. Die Umstellung bleibt überschaubar und kann weitgehend ohne spezialisiertes IT-Know-how umgesetzt werden.
Cyberresiliente Prozesskommunikation
Der Cyber Resilience Act beschleunigt den technologischen Wandel in der Prozessindustrie. Gleichzeitig eröffnet die Digitalisierung neue Potenziale für Transparenz, Effizienz und Sicherheit. Moderne PA-Gateways wie das pnGate PA ermöglichen Betreibern, diesen Wandel kontrolliert, wirtschaftlich und schrittweise zu vollziehen. Sie verbinden die robuste Welt der bestehenden PA-Feldgeräte mit der flexiblen, sicheren und leistungsfähigen Profinet-Architektur. Damit werden Prozessanlagen fit für zukünftige Anforderungen – technologisch, regulatorisch und wirtschaftlich.
