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@@ -40,15 +40,12 @@ Köthen, Datum
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%-------------- Abbildungsverzeichnis
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\newpage
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\cleardoublepage\phantomsection
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-\addcontentsline{toc}{section}{Abbildungsverzeichnis}
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\listoffigures
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%-------------- Tabellenverzeichnis
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-\addcontentsline{toc}{section}{Tabellenverzeichnis}
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\listoftables
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%-------------- Abkürzungsverzeichnis
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-\addcontentsline{toc}{section}{Abkürzungsverzeichnis}
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\section*{Abkürzungsverzeichnis}
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\begin{description}
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\item[SPS] Steuerung einer industriellen Anlage
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@@ -62,7 +59,6 @@ Köthen, Datum
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\end{description}
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%-------------- Symbolverzeichnis
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-\addcontentsline{toc}{section}{Symbolverzeichnis}
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\section*{Symbolverzeichnis}
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\newpage
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@@ -85,25 +81,7 @@ ein Energie-Monitoring-System entwickelt, welches Einblicke in die
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Effizienz und Fehlerprävention der im Unternehmen hergestellten
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Kernschießmaschinen geben kann.
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-\section{Grundlagen}\label{grundlagen}
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-
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-\subsection{Kernschießmaschinen}\label{kernschieuxdfmaschinen}
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-Kernschießmaschinen sind industrielle Anlagen, welche in der
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-Gießereiindustrie eingesetzt werden. Sie stellen aus Sand und
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-Bindemitteln Kerne her, welche beim Gießvorgang die Hohlräume der zu
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-gießenden Form ausfüllen. Nach ihrer Verwendung werden die Kerne wieder
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-aufgelöst und die Rohmaterialien wieder dem Prozess zugeführt. Die
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-Kernschießmaschinen von Laempe arbeiten komplett automatisch und können
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-mehrere Kerne pro Minute herstellen. Sie bestehen, wie viele
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-industrielle Anlagen, aus einer zentralen Steuereinheit und einer
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-Vielzahl von Sensoren und Aktoren. Mit ihnen wird eine festgelegte
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-Sequenz von Schritten orchestriert, die unteranderem das Ein-/Ausfahren
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-des Kernkastens, das Schließen der Seitenteile oder das Befüllen der
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-Kernform beinhalten. Eine genaue Aufzählung folgt im
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-\href{30_Implementierung.md}{Kapitel 3}.
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-
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-\subsection{Problemstellung}\label{problemstellung}
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+\section{Problemstellung}\label{problemstellung}
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Mit dieser Arbeit werden diverse Konzepte zur Überwachung maschineller
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Anlagen erforscht. Dabei soll ein autonomes Meldesystem aufgebaut
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@@ -178,6 +156,25 @@ Fall aus dem Plotten der Messreihen aus einer der Datenbanken bestehen.
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Integration in den vorhandenen Aufbau
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\end{itemize}
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+\section{Grundlagen}\label{grundlagen}
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+
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+\subsection{Kernschießmaschinen}\label{kernschieuxdfmaschinen}
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+
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+Kernschießmaschinen sind industrielle Anlagen, welche in der
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+Gießereiindustrie eingesetzt werden. Sie stellen aus Sand und
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+Bindemitteln Kerne her, welche beim Gießvorgang die Hohlräume der zu
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+gießenden Form ausfüllen. Nach ihrer Verwendung werden die Kerne wieder
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+aufgelöst und die Rohmaterialien wieder dem Prozess zugeführt. Die
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+Kernschießmaschinen von Laempe arbeiten komplett automatisch und können
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+mehrere Kerne pro Minute herstellen. Sie bestehen, wie viele
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+industrielle Anlagen, aus einer zentralen Steuereinheit und einer
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+Vielzahl von Sensoren und Aktoren. Mit ihnen wird eine festgelegte
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+Sequenz von Schritten orchestriert, die unteranderem das Ein-/Ausfahren
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+des Kernkastens, das Schließen der Seitenteile oder das Befüllen der
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+Kernform beinhalten. Eine genaue Aufzählung folgt im
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+\href{30_Implementierung.md}{Kapitel 3}.
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+
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+
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\subsection{Topologie der
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Kernschießmaschinen}\label{topologie-der-kernschieuxdfmaschinen}
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@@ -232,7 +229,17 @@ In den Anlagen werden verschiedene Arten von Datenbussen verwendet.
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\end{itemize}
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-\section{Theorie}\label{theorie}
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+\subsection{Industrielle Steuerungen}
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+
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+\subsection{Feldbusverteiler}
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+
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+\subsection{Strommessung}
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+
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+AC -> Stromwandler
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+
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+DC -> Shunts/Strommesswiderstände
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+
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+\section{Lösungsansatz}\label{loesungsansatz}
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Die abstrakten Ideen aus der Problemstellung können nun in konkrete
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Lösungen umgesetzt werden. Zuerst werden die benötigten Aufgaben
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@@ -566,34 +573,35 @@ Modbus RTU\strut
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(Stand: 10.2021)
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-Leider waren zum Zeitpunkt der Recherche keine Energiesensoren mit
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+Zum Zeitpunkt der Recherche waren keine Energiesensoren mit
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IO-Link-Schnittstelle für den industriellen Gebrauch auffindbar. IO-Link
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ist jedoch ein Standard, der in der Industrie immer mehr an Bedeutung
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gewinnt und in Zukunft sicherlich auch in diesem Bereich eingesetzt
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werden wird. Sein Vorgänger, Modbus RTU, wird nicht mehr in den zu
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betrachtenden Kernschießmaschinen eingesetzt. Daher können alle
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Ergebnisse aus der Tabelle mit diesem Feldbus ausgeschlossen werden.
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-Ähnlich dazu ist auch CC-Link nicht wünschenswert, da es nur bei Anlagen
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+Ähnlich dazu ist auch CC-Link IE nicht wünschenswert, da es nur bei Anlagen
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mit Mitsubishi Steuerungen zum Einsatz kommt. Dieser Feldbustyp
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existiert zwar unter den von Laempe hergesttellten Produkten; wird aber
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bei Kernschießmaschinen nur sehr selten eingesetzt. Außerdem
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unterstützen alle Mitsubishisteuerungen das EtherNet/IP-Protokoll
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{[}{]}, auf das durch seine weit verbreitete Verwendung in
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-Rockwell-Anlagen eher zurückgegriffen werden sollte.
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+Rockwell-Anlagen eher zurückgegriffen werden sollte. Somit können in allen Mitsubishi Anlagen die EtherNet/IP-Sensoren verwendet werden.
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+Zudem sind die Steuerungen vom Typ MELSEC iQ-R um eine ProfiNet-Karte erweiterbar, was auch den Einsatz des ProfiNet Feldbusses möglich macht.
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+Als letzte Einschränkung ist noch zu erwähnen, dass die meisten der hier aufgeführten Sensoren nur für 480V AC ausgelegt sind. Dies ist für die meisten Kernschießmaschinen ausreichend, da diese in der Regel mit 480V AC betrieben werden. Für diejenigen Maschinen, die mit 690V AC betrieben werden, ist der Eaton NZM2 PXR25 die einzige Option.
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Die nächstbeste Kommunikationsschnittstelle, die zur direkten Anbindung
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an den datenverarbeitenden Computer geeignet ist, ist unter den
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Ergebnissen das OPC-UA vom \texttt{UMG801} Power Analyser. Dieses
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Protokoll ist ein offenes Protokoll das auf TCP/IP basiert, wodurch die
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-die softwareseitige Anbindung an diese Einheit möglich wäre. Leider muss
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-der UMG801 Power Analyser auch als möglicher Kandidat ausgeschlossen
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-werden, da er die Echtzeit-Messdaten nur über seine Modbus RTU
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-Schnittstelle und nicht über OPC-UA bereitstellt. Der letzte Strommesser
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+die softwareseitige Anbindung an diese Einheit möglich wäre. Nach einigen Tests
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+wurde festgestellt, dass die Kommunikation mit dem \texttt{UMG801} Power Analyser über OPC-UA nur mit Hilfe einer zusätzlichen Software möglich ist. Diese Software ist jedoch nicht kostenlos und muss separat erworben werden.
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+Zudem liefert der UMG801 Power Analyser die Echtzeit-Messdaten nur über seine Modbus RTU Schnittstelle und nicht über OPC-UA. Daher ist die Kommunikation mit dem \texttt{UMG801} Power Analyser über OPC-UA nicht wünschenswert.
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+
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+Der letzte Strommesser
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mit TCP/IP-Anbindung ist der \texttt{7KT\ PAC1200} von Siemens. Dabei
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-handelt es sich aber nur um eine Reihe von Stromsensoren, die nicht in
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-der Lage sind die Spannung und somit die Momentanleistung der
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-Einspeisung zu erfassen. Dies ist nicht erwünscht, da hier eine
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-zusätzliche synchrone Erfassung der Drehspannungen nötig wäre.
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+handelt es sich aber nur um eine Reihe von Stromsensoren. Die somit fehlende Erfassung der Spannung lässt keine Berechnung der Momentanleistung der
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+Einspeisung zu. Hier wäre eine zusätzliche synchrone Erfassung der Drehspannungen nötig, welche wiederum Kosten und Komplexität mit sich bringt. Daher ist auch dieser Strommesser nicht wünschenswert.
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Die letzte in Betracht kommende Option ist die Verwendung der Siemens
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AI-Energy-Meter-Karte auf einem Siemens Interfacemodul. Diese Karte
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@@ -607,8 +615,7 @@ dadurch in ProfiNet- und EtherNet/IP-Netzwerken eingesetzt werden.
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Dadurch ist es möglich die Messwerte an die entsprechende zentrale
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Steuerung von Siemens oder Allen-Bradley zu übermitteln.
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-\subsection{Wahl des
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-24V-Sensorsystems}\label{wahl-des-24v-sensorsystems}
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+\subsection{Wahl des 24V-Sensorsystems}\label{wahl-des-24v-sensorsystems}
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\begin{longtable}[]{@{}lllll@{}}
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\toprule
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@@ -694,8 +701,9 @@ Die Module werden durch ein zentrales Python-Programm geladen, welches
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auch die initiale Konfiguration und die Datenübertragung zwischen den
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Modulen orchestriert. Ansonsten arbeiten die Module komplett autonom.
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Die Verbindungen und Parameter der Module sind in einer zentralen
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-Konfigurationsdatei \texttt{config.yml} definiert. \# Praktische
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-Versuche
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+Konfigurationsdatei \texttt{config.yml} definiert.
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+
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+\section{Praktische Versuche}\label{praktische-versuche}
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Der gewählte Messaufbau wurde bisher an zwei Kernschießanlagen getestet.
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Dazu wurden alle benötigten Sensoren im Steuerungsschrank temporär
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@@ -1156,6 +1164,8 @@ statt und bei der anderen über EtherNet-IP. Beide Protokolle bauen auf
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TCP/IP auf und sind so beide in der Anwendungsschicht des
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Internetprotokolls anzufinden.
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+\subsection{Ergebnisse}\label{ergebnisse}
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+
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\section{Fazit}
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