Architekturvorteile von Safetynet p verkürzen Reaktionszeiten

IEJ: Im Jahre 2006 hat Pilz das Echtzeit-Ethernet Safetynet p erstmals vorgestellt. Wie hat sich das System entwickelt? Glaser: Mit der Einführung des Automatisierungssystems PSS 4000 hat Pilz die ersten Produkte mit Safetynet p Anschluss auf den Markt gebracht. Heute sind Steuerungssysteme, I/O-Systeme, Netzwerkkomponenten wie Switches und weitere Systemkomponenten in den vielfältigsten Applikationen im Einsatz. Ein wichtiger Meilenstein war sicherlich die Verabschiedung von Safetynet p als internationaler Standard IEC61784-3-18 in diesem Frühjahr. Was uns zugegebenermaßen überrascht hat, war die Branchenvielfalt der Anwendungen. Neben dem klassischen Maschinen- und Anlagenbau gehören dazu auch Seilbahnen, Hafenkrane, die Mining-Industrie sowie Großprojekte wie die Automatisierung von Brücken und Schleusen. Hervorzuheben ist, dass eine Vielzahl an Projekten mit dem Automatisierungssystem PSS 4000 nur umgesetzt werden konnten, da die Vernetzung über Safetynet p viele neue Freiheitsgrade bietet. IEJ: Sie haben die Vielfalt der Safetynet p Applikationen angesprochen. Können Sie zwei Projekte näher erläutern? Glaser: Eine der ersten Applikationen in Frankreich war der Einsatz von Safetynet p in der Fertigung von Rohkarosserien in der Automobilbranche. Dabei stand gleich eine der zentralen Eigenschaften im Fokus: Safetynet p RTFN ist koexistenzfähig zu anderen Industrial-Ethernet-Protokollen. In diesem speziellen Falle war eine Standardisierung der Automatisierungslösung auf Basis Modbus/TCP bereits vorhanden. Die Safetynet p-Lösung konnte also auf der gleichen Netzwerkinfrastruktur sehr einfach nachträglich integriert werden. Insbesondere \’exotischere\‘ Applikationen stellen immer wieder die Flexibilität von Safetynet p unter Beweis. So werden in Australien große Verladesysteme und Mining-Anlagen über Safetynet p überwacht. Aufgrund der extrem großen Distanzen ist dafür sogar eine dauerhafte Safetynet p-Kommunikation über einen Satellitenkanal eingerichtet worden. Dies war in diesem Falle einfacher, als eine lange Verbindung über Lichtwellenleiter oder eine terrestrische Funkstrecke zu betreiben. IEJ: Wie geht es mit der Integration von Safetynet p in Pilz-Produkte weiter? Glaser: Als nächster Schritt ist die Integration in unser System Motion Control PMC geplant. Dabei kommt die \’harte Echtzeitvariante\‘ Safetynet p RTFL als neues Feature zum Einsatz. Mit den beiden Varianten Safetynet p RTFN und Safetynet p RTFL können dann sowohl fertigungstechnische Steuerungsfunktionen in Maschinenbau oder Fördertechnik, als auch hochdynamische Motion-Control-Regelungen im Mikrosekunden-Bereich realisiert werden. Safetynet p RTFL erlaubt Zykluszeiten bis zu 62,5µs. Was die Echtzeitfähigkeit betrifft, rangiert das System somit an der Spitze vergleichbarer Ethernet-Systeme. IEJ: Wie wichtig sind kurze Reaktionsgeschwindigkeiten denn tatsächlich? Glaser: Es kommt immer auf den konkreten Anwendungsfall an, wie die Übertragungsgeschwindigkeit einzustufen ist. Bei Motion-Control-Lösungen ist es wichtig, synchrone Achsen in kurzem Regeltakt zu fahren. Daher ist Safetynet p auch in zwei Geschwindigkeitsklassen verfügbar. Die schnelle RTFL-Variante ist z.B. für die sichere und betriebsmäßige Kopplung mehrerer Achsen im Verbund geeignet. Und für den normalen Anwendungsfall im SPS-Bereich genügen Reaktionsgeschwindigkeiten von wenigen Millisekunden. Bei Visualisierung und Diagnose spielt die Geschwindigkeit dagegen eine eher untergeordnete Rolle. Im Hinblick auf die Sicherheit gilt: Nicht ausschließlich Geschwindigkeit ist entscheidend, sondern die Konstanz der Datenübertragung und damit der sicherheitsgerichteten Systemreaktion. IEJ: Können Sie das an einem Beispiel erläutern? Glaser: Gerne. An einer Abkantpresse beispielsweise ist zur Bewertung des erforderlichen Sicherheitsabstandes einer Schutzeinrichtung der Nachlaufweg wichtig. Die Einhaltung des Abstandes muss unter allen Umständen garantiert sein. Ob die elektrische Abschaltzeit nun 10 oder 15ms beträgt, ist oftmals nicht entscheidend. Immer wichtig ist jedoch, dass der Wert unter allen Einflüssen konstant bleibt. Denn bei der Auslegung der Schutzeinrichtung kommt es auf die Reaktionszeit des Gesamtsystems an. Diese garantierte Abschaltzeit ist in vielen Applikationen abnahmerelevant. Die Praxis zeigt, dass in Summe die Nachlaufwege zum Großteil durch mechanische Faktoren bestimmt werden. IEJ: Anbieter von Standardautomatisierung integrieren zunehmend Sicherheit in ihre Produkte und argumentieren mit Vorteilen bei der Performance. Sollte man also doch lieber die Sicherheit in die Standardautomation bringen, statt Sicherheitstechnik um Standardfunktionen zu erweitern? Glaser: Das Urteil, ob diese Lösungen auch wirklich einsetzbar oder nur theoretisch gut sind, überlassen wir den Zulassungsstellen und den Anwendern. Prinzipiell begrüßen wir einen Wettbewerb, der für den Markt eine objektive Vergleichbarkeit der Lösungen ermöglicht. Aus unserer Sicht entsteht durch die Integration von Sicherheits- und Standardautomatisierungsfunktionen in einem System in erster Linie ein Handhabungsvorteil und nicht unbedingt ein Geschwindigkeitsvorteil. Wir möchten uns mit unserem Ansatz der verteilten Steuerungsfunktionen von den bestehenden, ausschließlich zentral orientierten Lösungen, differenzieren. Der Anwender hat damit einen deutlich reduzierten Aufwand bei der Verteilung von Steuerungsfunktionen und behält die gewohnte zentrale Sichtweise auch auf ein verteiltes System bei. Die positive Folge ist, dass sich Steuerungsfunktionen besser an die mechatronischen Funktionsmodule anpassen lassen und diese Architekturvorteile helfen, die Reaktionszeiten nochmals deutlich zu reduzieren. Wir setzen hier auf die Multi-Master-Fähigkeit von Safetynet p, die im Gegensatz zu reinen Mono-Master-Systemen Netzlast und Steuerungslast wesentlich dynamischer skaliert und so die Architektur besser an den Bedarf anpassen kann.