Lediglich Firmware-Update vorhandener Ethercat-Buskoppler notwendig

Axioline Smart Elements können an vorhandenen Axioline-FBuskopplern oder Axiocontrol-Steuerungen, etwa der PLCnext Control oder einer klassischen SPS, betrieben werden. Wegen des auf Ethercat basierenden Safety-Protokolls müssen die FSoE-Module allerdings hinter einem Ethercat-Buskoppler angereiht werden. Die bestehenden Buskoppler erfordern hierzu lediglich ein Firmware-Update. Somit lassen sich auch existierende Anwendungen um funktionale Sicherheit erweitern.

Auf einer Grundfläche von 15 mm × 62 mm sind bis zu 16 Anschlüsse auf einem Axioline Smart Element realisiert. Sie nehmen Leiter mit einem Querschnitt von bis zu 1,5 mm2 mit Aderendhülse inklusive Kunststoffkragen auf. Die speziell entwickelten Axioline-F-Backplanes bieten vier und sechs Smart Elements-Steckplätze. Aufgrund der Flexibilität können Anwender die Axioline Smart Elements an eine beliebige Stelle in die Axioline-F-Backplane stecken. Durch den zweikanaligen Aufbau der Backplanes reduziert sich die Baubreite der IO-Station. Diese Verringerung ermöglicht die Verwendung kleinerer Schaltschränke und damit eine wirtschaftlich sinnvolle Miniaturisierung in der Automatisierungswelt. In diesem Umfeld kommt Zeit nicht nur Geld gleich, sondern der Platzbedarf spielt ebenfalls eine wichtige Rolle in der Gesamtlösung. Alle Axioline Smart Elements verfügen durchgängig über die Push-in-Anschlusstechnik, sodass sich die Anbindung der Signalleitungen beschleunigt.

Sofortige Visualisierung von Störungen mit Behebungshinweisen

Damit der Hersteller seine Maschine oder Anlage zu wettbewerbsfähigen Preisen auf dem Weltmarkt verkaufen kann, muss sie produktiv, folglich ohne ungeplante Unterbrechungen arbeiten. Zur Sicherstellung einer solch hohen Verfügbarkeit ist der sicherheitsgerichtete Prozess jedoch nicht isoliert zu betrachten. Steht die Anwendung still, weil beispielsweise ein Draht gebrochen oder ein Mitarbeitender in das Lichtgitter getreten ist, muss diese Information sofort an die Visualisierung weitergeleitet werden. Hier wird dem Anwender neben dem Fehler auch ein Hinweis zur schnellen Behebung der Störung angezeigt. Ferner müssen die übrigen Maschinen- und Anlagenteile auf das Störereignis reagieren können, um die Produktion nach der Freigabe möglichst schnell wieder aufnehmen zu können. Diese Funktionen stellen Axioline F und die Axioline Smart Elements bereit.

Sichere Kommunikation auf Basis des Black-Channel-Prinzips

Safety oder nicht Safety? Frei nach William Shakespeare ist zu klären, wie sich die Daten zu den Standard- und Safety-Modulen übertragen lassen und warum bestimmte Safety-Level erreicht werden können. Selbstverständlich erfolgt die Übertragung beider Datentypen gemeinsam im selben Netzwerk – in diesem Fall Ethercat. Die Zeiten eines zusätzlichen Netzwerks speziell zum Austausch sicherheitsgerichteter Daten sind lange vorbei. Das vorhandene Ethercat-System stellt allerdings keine ausreichenden Schutzmechanismen für die funktionale Sicherheit zur Verfügung. Deshalb muss an dieser Stelle ein Sicherheitsprotokoll überlagert werden, das oberhalb des Standardprotokolls läuft. In das Sicherheitsprotokoll sind Mechanismen zu integrieren, damit jeder mögliche Fehlerfall oder eine Kombination mehrerer Fehler erkannt und beherrscht wird.

Zur Kommunikation von sicheren und Standarddaten über die Busleitung findet das Black-Channel-Prinzip zwischen der sicheren Steuerung und den sicheren IO-Komponenten Anwendung. Zu diesem Zweck sind die Sicherheitstelegramme mit ihren eigenständigen Sicherheitsmechanismen in den Standarddatenstrom des Ethercat-Systems eingebettet und werden erst im jeweiligen Safety-Modul entpackt und ausgewertet. Wie vergleichbare Safety-Protokolle, zum Beispiel Profisafe, ist das zum Einsatz kommende Safety-Protokoll FSoE darauf ausgelegt, jegliche Fehler im Datenaustausch zu detektieren und sicherheitsgerichtet darauf zu reagieren. Folgende Fehler müssen dabei angenommen respektive unterstellt und beherrscht werden:

• Wiederholung von Telegrammen,
• Verlust von Telegrammen,
• Einfügen von Telegrammen,
• falsche Abfolge von Telegrammen,
• Verfälschung von Telegrammen,
• Verzögerung von Telegrammen sowie
• Fehladressierung von Telegrammen.

Wirtschaftliche Safety-Lösung

Vollkommene Sicherheit ist auch mit innovativer Technik nicht erreichbar. Durch gezielte Maßnahmen lässt sich das Restrisiko jedoch auf ein vertretbares und somit akzeptiertes Maß reduzieren, wobei die Verfügbarkeit der Maschine oder Anlage nicht beeinträchtigt werden darf. Dies vor dem Hintergrund, weil häufige Ausfälle und lange Stillstandzeiten unweigerlich zu einer Manipulation der Sicherheitseinrichtung durch den Maschinenbedienenden führen, sodass die geforderten Produktionsstückzahlen erzielt werden können. Mit den in jede Axioline-F-Station integrierbaren FSoE-Modulen ist daher eine wirtschaftliche Safety-Lösung erhältlich, welche die Verfügbarkeit der Applikation aufgrund eines ausgefeilten Diagnosekonzepts erhöht.