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Safety

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Standardisierte Sicherheitsfunktionen

Text: Peter Lutz, Sercos International
Die Anforderungen an die funktionale Sicherheit einer Maschine oder Anlage steigen kontinuierlich. Jedoch müssen Bussysteme wie Sercos mehr leisten als nur die Übertragung sicherheitsrelevanter Daten: Für eine einfache Integration von Safety-Geräten anderer Hersteller muss daher auch die Ansteuerung der Sicherheitsfunktionen in Form eines festgelegten Safety-Profils vereinheitlicht werden.

Sichere Antriebsfunktionen und Bussysteme, die neben Prozessdaten auch sicherheitsrelevante Daten übertragen, spielen eine zunehmend wichtige Rolle, um die Produktivität von Maschinen und Anlagen zu steigern. Dies erfordert schnell reagierende sowie parametrierbare Sicherheitseinrichtungen. Mit dem CIP-Safety-Protokoll (Common Industrial Protocol) kann eine sicherheitsrelevante Anwendung das vom nicht-sicheren Übertragungsmedium wie zum Beispiel Sercos oder Ethernet/IP zur Verfügung gestellte Übertragungspotenzial in vollem Maß nutzen.

Es ermöglicht das einfache Verkabeln von sicherheitsrelevanten Automatisierungskomponenten über den bestehenden nicht-sicheren Kommunikationsbus. Zudem lässt es aber auch die Konfiguration der Sicherheitsfunktionen über denselben zu, was in kürzeren Einricht- und Umrüstzeiten für den Anwender resultiert. Mit einem ­einheitlichen Safemotion-Profil werden die über den Bus ausgetauschten Sicherheitsdaten einheitlich und herstellerübergreifend spezifiziert, so dass das Zusammenspiel der Geräteperipherie nicht nur auf Kommunikations-, sondern auch auf Applikationsebene sichergestellt ist.

Standard für Motion-Control-Anwendungen

Sercos ist heute der weltweit führende Echtzeit-Kommunikationsstandard für anspruchsvolle Motion-Control-Anwendungen. Mit über vier Millionen installierten Knoten in über 500 000 Anwendungen hat sich Sercos in den unterschiedlichsten Anwendungen und Branchen bewährt. Das in IEC 61784/61158 und IEC 61800-7 standardisierte Sercos definiert sowohl ein echtzeitfähiges Kommunikationssystem mit Synchroneigenschaften, als auch eine einheitliche, herstellerübergreifende Semantik für das Zusammenspiel von Steuerungs-, Antriebs- und E/A-Komponenten. Der sichere Austausch von Prozessdaten gemäß IEC 61508 über Sercos erfolgt auf der Basis des in der IEC 6784-3 spezifizierten sicheren Netzwerk-Protokolls CIP Safety.

CIP Safety ist vom TÜV Rheinland für den Einsatz in Anwendungen bis Sicherheitsintegritätslevel 3 (SIL3) zertifiziert und erfüllt die IEC-Norm 61508 für funktionale Sicherheit. Die Funktionalität des medienunabhängigen CIP-Sicherheitsprotokolls liegt in den Endgeräten, so dass simultan sowohl Standard- als auch Sicherheitsgeräte im selben Netzwerk betrieben werden können. Es bietet dem Anwender die Möglichkeit ­einer flexiblen Gestaltung der Sicherheits-Architektur zum ­Einsatz von sicherheits-programmierbaren Controllern oder von Peer-to-Peer-Übertragungen zwischen Sensoren und ­Aktoren.

Sicherheitsfunktionen einheitlich ansteuern

Das Safe-motion-Profil unterstützt ein breites Spektrum von Sicherheitsfunktionen im Antrieb, basierend auf dem internationalen Standard IEC61800-5-2.

Zur einheitlichen Ansteuerung der in der IEC 61800-5-2 definierten Sicherheitsfunktionen wurden in der Safemotion-­Spezifikation entsprechende Bitsequenzen, so genannte Assemblies, festgelegt. Die Tabellen 1 und 2 zeigen exemplarisch die Bitsequenzen für die sicheren Eingangs- und Ausgangsdaten zur sicheren Abschaltung des Moments.

Die Sicherheits-Steuerung aktiviert und überwacht die Sicherheitsfunktionen im Antrieb mit Hilfe der sicheren Eingangs- und Ausgangsverbindungen auf Basis einer oder mehrerer Bitsequenzen gemäß der Festlegung im Safemotion-Profil. Die Bandbreite an möglichen Bitsequenzen ist abhängig von den im Antrieb realisierten Sicherheitsfunktionen (siehe Tabellen 3 und 4).

Hersteller- und busübergreifend

Um die Anpassungsaufwände für Steuerungs- und Antriebstechnik-Hersteller in Bezug auf eine sichere Bewegungssteuerung zu minimieren, ist eine standardisierte Ansteuerung der Sicherheitsfunktionen erforderlich. Mit dem Safemotion-Profil für CIP Safety werden Sicherheitsfunktionen gemäß IEC 61800-5-2 einheitlich beschrieben. Da CIP Safety unabhängig ist vom eingesetzten Bussystem wie Sercos III, Ethernet/IP oder Devicenet und vom eingesetzten Antriebsprofil wie Sercos oder CIP Motion, kann das Safemotion-Profil nicht nur hersteller- sondern auch busübergreifend verwendet werden. Dies reduziert den Aufwand für Engineering- und Inbetriebnahme auf ein Minimum.

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