Der Trend, alle Komponenten einer Automationslösung an einem \’Kabel\‘ zu betreiben, ist nicht mehr aufzuhalten. Bei modernen Kommunikationsmedien nutzen Standard als auch Safetykomponenten einen gemeinsamen Bus. Die Anzahl der Schnittstellen wird so auf ein Minimum reduziert. Die damit verbundene Senkung der Topologiekosten sowie der Total Cost of Ownership sind überzeugende Argumente für Anwender. Mit Sercos III ist die Voraussetzung für integrierte Systeme mit homogenem Engineering und durchgängiger Diagnose gegeben. Es bietet dem Anwender reduzierte Inbetriebnahmezeiten und erhöhte Anlagenverfügbarkeit. Die Integration sicherer Antriebe reduziert nicht nur die Anzahl der Schnittstellen am Antrieb, sondern bindet die sicheren Antriebsfunktionen transparent in die Ablaufsteuerung ein. Diagnosemeldungen im Kontext zum Prozess führen den Anwender bei Problemen zielgenau an die Ursache. Die antriebsintegrierte Sicherheit bietet dem Anwender überhaupt erst die Möglichkeit, sich in dem Gefahrenbereich der Maschine aufzuhalten, um z.B. Störungen zu beseitigen oder neue Produktionsaufträge einzurichten. Neben der Vermeidung eines ungewollten Anlaufes und dem sicheren Stillsetzen gewinnen die sicheren Bewegungsfunktionen zunehmend an Bedeutung, wie z.B. die \’Sicher reduzierte Geschwindigkeit\‘ bei gleichzeitiger Überwachung der Drehrichtung oder der Schrittweite. Diese Sicherheitsfunktionen bieten dem Nutzer die Möglichkeit, völlig neue Sicherheitskonzepte zu realisieren, die optimal zum Prozessablauf passen. Der Bediener kann seine Aufgabe erfüllen ohne die Sicherheitsmaßnahmen manipulieren zu müssen. Mit CIP Safety on Sercos sind dem Topologieaufbau keine Grenzen gesetzt. Je nach Aufgabe können Maschinen entweder ein Automationsnetzwerk bilden oder sind analog zu den Maschinenmodulen in mehrere Einzelnetzwerke aufgeteilt, die wiederum über die Cross-Communiation (C2C) miteinander verkoppelt sind.
Netzwerkübergreifendes Routing
Mit CIP Safety on Sercos können unterschiedlichste Netzwerktopologien realisiert werden. Neben Unicast- sind auch Multicast-Verbindungen, neben klassischen Master-Slave- auch Slave-Slave-Verbindungen möglich. Da CIP Safety routingfähig ist, können sichere Daten ebenfalls über die Grenzen eines Sercos Netzwerkes, direkt zwischen Sercos Mastern aber auch zwischen Sercos Slaves ausgetauscht werden. Die Daten werden gekapselt zwischen zwei Safety-Teilnehmern ausgetauscht, d.h. die beiden Endpunkte einer Verbindung gewährleisten die Sicherheitsintegrität. Die unterlagerte Transportschicht wird zum \’Grauen Kanal\‘. Damit ist auch ein Routing von CIP Safety-Nachrichten zwischen unterschiedlichen Netzwerken möglich. Es können z.B. auch sichere Nachrichten zwischen einem DeviceNet Netzwerk und einem Sercos Netzwerk ausgetauscht werden. An das Gateway werden keine sicherheitsrelevanten Anforderungen gestellt. Das Gateway muss lediglich die gekapselte CIP Safety-Nachricht aus dem DeviceNet Protokoll in das Sercos Protokoll und umgekehrt kopieren. Es lassen sich auch andere Netzwerke kombinieren, die CIP Safety als Protokollsicherungsmechanismus verwenden. So kann z.B. eine Safety-Steuerung über ein Ethernet/IP Netzwerk und ein Ethernet/IP-Sercos Gateway sichere Antriebe an einem Sercos Netzwerk kontrollieren In der Intralogistik ist die Maximierung der Lagerkapazität entscheidend. Kompakte Sensoren spielen dabei eine Schlüsselrolle: Höchste Leistung in kompakter Bauform schafft mehr Platz für die Ware, denn die Technik macht sich klein. ‣ weiterlesen
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Die Basis für die Adaption von CIP safety
CIP ermöglicht einen zyklischen Datenaustausch erst, wenn eine Datenverbindung aufgebaut wurde. Diese wird über den Dienst \’Forward_open\‘ zwischen Originator und Target aufgebaut. CIP verwendet dazu das \’Unconnected Explicit Messaging\‘. Steht die Verbindung, werden zwischen den beiden Teilnehmern über die aufgebaute I/O Connection Daten zyklisch übertragen. Sercos unterstützt einen derartigen Verbindungsaufbau während der Laufzeit nicht. Alle Datenverbindungen sind konfiguriert und müssen zur Laufzeit stehen. Deshalb ist im Sercos Telegramm entweder ein zusätzlicher zyklischer Container vorzusehen oder der für die I/O Connection verwendete Container wird im sogenannten Multiplex-Betrieb genutzt: erst zum Verbindungsaufbau und anschließend zur Übertragung von zyklischen Daten. Da die Nachrichten Zeitstempel enthalten, muss in Abständen eine Zeitsynchronisation zwischen Consumer und Producer stattfinden. Während die Datenübertragung nur in eine Richtung vom Producer zum Consumer verläuft, wird die Zeitsynchronisation vom Producer initiiert und vom Consumer durch eine gegenläufige Nachricht beantwortet. Das Sercos Messaging Protokoll (SMP) ermöglicht die Abbildung der CIP Daten und Dienste auf konfigurierte, zyklische Datencontainer im Sercos Telegramm. Ein Fragmentierungsmechanismus erlaubt es dabei, die erforderliche Bandbreite, d.h. die Datenbreite in Abhängigkeit von den zeitlichen Anforderungen zu optimieren. Zunächst wird über ein \’Forward_open\‘, eventuell über mehrere Sercos Zyklen fragmentiert, die Datenverbindung aufgebaut. Steht die Verbindung, werden zyklisch die CIP Safety-Protokolle übertragen. Dabei kann sich ein CIP Safety Protokoll ebenfalls auf mehrere Sercos Zyklen verteilen. In Abständen findet eine Zeitkoordination statt und Service-Dienste werden übertragen. Die Datenbreite eines SMP Containers ist konfigurierbar und abhängig von dem gewünschten Datendurchsatz, d.h. der Menge aller Daten pro Safety-Zyklus.
Bidirektionaler Datenaustausch erforderlich
Safety-Teilnehmer sind nur in den seltensten Fällen ausschließlich Producer oder Consumer. Steuerungen und Antriebe sowie Peripherie-Module mit Ein- und Ausgängen oder Ausgänge mit entsprechender Diagnosefunktion erfordern einen bidirektionalen Datenaustausch zwischen den Geräten, was vier logischen Verbindungen entspricht. Mit dem SMP Mechanismus bilden sich diese vier logischen Verbindungen auf zwei SMP Container ab, einer im Master-Daten-Telegramm (MDT) und einer im Acknowledge-Telegramm (AT) eingebettet. Neben den zyklischen Daten wird die zur jeweils gegenläufigen Datenverbindung zugehörige Antwort auf die Zeitkoordination, Time Coordination Connection, übertragen. In dem dargestellten Beispiel überträgt eine Sicherheitssteuerung Daten an ein Safety-I/O. Die Daten an die Ausgänge sind in dem MDT zugeordneten Safety-Container enthalten. Die Antwort der Time Coordination wird im AT des I/O Devices an den Master zurückgesendet. Der gleiche Daten-Container wird aber auch genutzt, um das Eingangsabbild an die Steuerung zu übertragen. Umgekehrt transportiert der SMP Container des MDT die zur gegenläufigen Verbindung gehörende Antwort auf die Time Coordination. Digitale Souveränität in der Automation: Fraunhofer IOSB-INA entwickelt einen KI-Assistenten für die SPS-Programmierung. ‣ weiterlesen
Automatisierung neu gedacht
