Profisafe-Anwendungen einfach automatisieren

In der Welt der Automation ist Flexibilität und die Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Kundenwünsche eine Voraussetzung, die Anlagenbauer heute berücksichtigen müssen. Dabei sehen sie sich mit zwei Anforderungen konfrontiert, die nicht immer einfach zu erfüllen sind: Die richtige Auswahl von Einzelkomponenten aus dem großen Spektrum verschiedener Anbieter und die Integration in ein funktionierendes Automatisierungssystem – möglichst ohne produktspezifische Grenzen oder Einschränkungen. Bei den Bestrebungen eine Standardisierung zu erreichen, sind zwei wichtige Funktionen bisher unberücksichtigt geblieben: Die Parametrierung von hochfunktionalen Netzwerkteilnehmern, wie z.B. Antrieben, Laserscannern und modularen Automatisierungssystemen, sowie der Gerätetausch von parametrierbaren Komponenten im Wartungsfall. Profibus & Profinet International (PI) hat daher mit dem Tool-Calling-Interface (TCI) ein Interface spezifiziert, das die Integration von Komponenten und Softwaretools verschiedener Hersteller in einer Anlage einfacher macht. Außerdem spezifizierte PI eine Schnittstelle, die im Wartungsfall einen einfachen Komponententausch, auch mit komplexen und sicherheitsrelevanten Parametrierungen, ermöglicht. Mit dem Tool-Calling-Interface lassen sich nun produktspezifische Toolings einfach integrieren und der Individual-Parameter-Server (iPar-Server) stellt beim Komponententausch die Parametrierung automatisch wieder her. Parametrierung mit dem Tool-Calling-Interface Im Gegensatz zum Konfigurieren definiert das Parametrieren die spezifischen Funktionen eines Gerätes auf der Feldseite. Damit wird z.B. die Filterzeit eines sicheren Eingangs eingestellt oder die max. sichere Geschwindigkeit bei einem Antrieb festgelegt. Auch das Festlegen der Abmaße des Scanfeldes eines Sicherheits-Laserscanners gehört dazu. Eine Möglichkeit, diese Geräte über den Profibus zu parametrisieren, ist, entsprechende GSD-Einträge zu definieren. Sie hat allerdings ihre Grenzen bezüglich der Parametermenge und -varianz. Bei der Vielfalt an vorhandenen Funktionalitäten ist diese Methode nicht besonders komfortabel, geschweige denn, intuitiv zu bedienen. Daher haben die jeweiligen Hersteller mit großem Aufwand leistungsfähige Parametriertools entwickelt, die bis lang über proprietäre Eins-zu-eins-Verbindungen mit jeweils unterschiedlichen Steckern, Kabeln und Protokollen mit dem Gerät kommunizierten. Mit dem TCI entfallen diese proprietären Verbindungen, da das Engineeringtool das passende Parametriertool direkt aufruft und die notwendigen Daten übergibt. Auf diese Weise kann der Anwender sein Subsystem über den Feldbus oder das Netzwerk komfortabel einrichten. Das heißt: Die ursprünglich der Feldebene zugeordneten CPD-Tools mit lokaler Kommunikation werden der Steuerungsebene zugeordnet und können über die vorhandene und standardisierte Infrastruktur zentral kommunizieren. Eine der ersten TCI-Implementierungen war ein sicherer Editor für die Parametrierung von Profisafe-Komponenten. Dieser \’Sichere Editor\‘ (SEDI) für Parameter ist ein Wago-Werkzeug, um sichere, digitale I/O-Module des Wago-I/O-Systems (Safety-Klemmen) auf die jeweiligen Anforderungen der Feldseite einzurichten, beispielsweise die Festlegung einer einkanaligen oder zweikanaligen Auswertung oder die Anpassung von Filterzeiten und Testpulslängen. Die im SEDI und auch beim Engineeringsystem implementierte TCI-Schnittstelle stellt eine intuitiv zu bedienende Brücke zwischen beiden Welten her; Sie automatisiert sowohl die topologische Zuordnung der Komponente als auch die Selektion der richtigen Software. Mithilfe des Temporary Parameter Files (TPF), das beim Starten des Softwaretools generiert wird, werden alle relevanten Daten wie die gewählte Sprache, Kommunikationspfade und die Devicekoordinaten übergeben. Es wird einfach ein weiteres Fenster zur Automatisierungswelt geöffnet – im doppelten Sinn – und per Mausklick der Setupvorgang gestartet. Nach Abschluss des Setups kann der Datensatz über den zweiten Teil der TCI-Funktionalität, dem iFDTcom-Server, über den Feldbus transferiert und in dem entsprechenden Modul abgespeichert werden. Parameter über den iPar-Server einfach herunterladen Sind die Parameterdaten erst einmal im Modul abgespeichert und auf dem PC gesichert, das Programm geschrieben und in Betrieb genommen, dann steht der eigentlichen Funktion der Anlage, nämlich zu Produzieren, nichts mehr im Wege. Mit zunehmender Laufzeit der Anlage gehen Geräte aufgrund ihrer Alterung, Belastung oder durch äußere Beschädigungen kaputt. Ein Gerätetausch ist die Folge. Dann stellen sich immer die gleichen Fragen: Wer kennt sich damit aus? Wo ist der gültige Parametersatz? Passt das Austauschgerät noch dazu? Wer darf das Gerät tauschen? Und andere. Die Lösung des Problems heißt: iPar-Server. Er bietet eine standardisierte Funktion zum Up- oder Downloaden von unformatierten Datenblöcken. Die Entscheidung, ob hoch oder heruntergeladen wird, liegt in der Verantwortung des jeweiligen Subsystems, also der sicheren Profisafe-Komponente. Über den Abgleich einer dem Datensatz zugeordneten Referenz-ID (iPar-CRC) wird der Sollzustand definiert und geprüft, ob ein Upload erforderlich ist. Wenn dies der Fall ist, initiiert die sichere Komponente mittels spezieller Meldungen über Profibus oder Profinet den Upload durch den iPar-Server. Die Parameterdateninstanz des Servers wird mit den gültigen Daten des jeweiligen Moduls geladen. Eine Prüfung der sicheren Daten wird nicht vom iPar-Server vorgenommen, sondern immer im sicheren Subsystem. Daher läuft der iPar-Server auch im konventionellen Teil der jeweiligen Steuerung und kann auch für konventionelle Parameterdaten genutzt werden. Dadurch, dass die Referenz-ID Bestandteil des sicheren Protokolls ist, kann die sichere Komponente jederzeit überprüfen, ob der geladene Parametersatz richtig und korrekt ist. Die gleiche ID wird auch beim Wiederanlauf benutzt, um zu entscheiden, ob ein Download der Parameter über den iPar-Server erforderlich ist oder nicht. Der iPar-Server selbst benötigt keine Informationen über die internen Datenstrukturen der jeweiligen Subsysteme. Für ihn ist es ausreichend, den zu handhabenden Datenumfang zu kennen und jeweils die Benachrichtigung für den Up- oder Download zu erhalten. Grundsätzlich ist es aber möglich, auch in der Steuerung auf die Dateninhalte lesend oder ggf. auch schreibend (nur bei konventionellen Dateninhalten zulässig!) zuzugreifen. Systemintegration von funktionaler Sicherheit TCI und iPar-Server sind Funktionen, die auch im Bereich \’Funktionale Sicherheit\‘, entsprechend den Normen EN ISO13849 oder EN IEC61062, eine einfache und komfortable Unterstützung bei der Projektierung sowie im Betrieb bieten. Bei Applikationen mit Funktionaler Sicherheit hat das Tooling eine geprüfte und produktbezogene Qualität. Trotz der hohen Anforderungen für die Sicherheit muss ein einfacher, aber eben auch sicherer Komponententausch, ohne spezielle Anforderungen an das Wartungspersonal, möglich sein. Die Safety-Module mit iPar-Funktionalität aus dem Wago-I/O-System und das CPD-Tool SEDI von Wago unterstützen TCI und IPar-Server und ermöglichen dadurch eine komfortable und sichere Integration der Komponenten in das Gesamtsystem. Fazit Mit der TCI-Schnittstelle und dem iPar-Server spezifizierte und standardisierte die PNO (Profibus Nutzerorganisation e.V.) offene Schnittstellen, die dem Anwender eine technisch und wirtschaftlich optimale Automatisierung mit Profibus- und Profinet-Komponenten ermöglicht. Er muss sich hierfür nicht mehr mit herstellerspezifischen Schnittstellen auseinandersetzen. Profisafe hatte hier sicherlich eine Initiatorfunktion, mittlerweile sind aber beide Standards auch für Komponenten ohne Funktionaler Sicherheit vorgesehen. Ein Beispiel dafür ist der Standard IO-Link, der bei der Integration unter Profibus und Profinet auf TCI und mit dem Universal Parameter Server (uPar Server) auf iPar-Server-Funktionalität setzt.