Safetynet p: Das sichere Ethernet

hon mit dem von Pilz entwickelten sicheren Feldbus Safetybus p sind sicherheitstechnische Anwendungen im Sinne der Maschinenrichtlinie realisierbar. Safetynet p ist die Weiterentwicklung von Safetybus p. Anders als bei Safetybus p wurde Safetynet p allerdings als Sys­tem entworfen, das neben der reinen sicheren Kommunikation auch die Kommunikation von Echtzeit-Anwendungen unterstützt, ebenso wie den Einsatz in herkömmlichen Steuerungsanwendungen in Maschinenbau und Prozessindustrie. Ermöglicht wurde dies durch die Verwendung von Ethernet als Basis-Kommunikationsmedium. Während bei den traditionellen Feldbussen die recht geringe Bandbreite einen gemischten Einsatz wirtschaftlich wenig attraktiv machte, ist die Situation mit der Verwendung von Ethernet grundsätzlich anders. Dank der typischerweise etwa 100mal größeren Bandbreite als der von herkömmlichen Feldbussen ist ein gemischter Betrieb der verschiedenen Dienste auch technisch sinnvoll. Wie auch beim Einsatz eines Kommunikationsmediums für Echtzeit-Steuerungsaufgaben ist für die Verwendung für Sicherheitsaufgaben der Determinismus der Verbindung ein Schlüsselkriterium. Aus diesem Grund wurde Safetynet p für beide Diens­te entwickelt. Nur dadurch ist es möglich, eine Priorisierung der Dienste so zu gestalten, dass sowohl Echtzeit-Anwendungen als auch Sicherheitsanwendungen optimal unterstützt werden. Kommunikationsprinzip Alle Safetynet p-Geräte kommunizieren untereinander mittels derselben, an sich nicht-sicheren, Kommunikationskanäle. Wird zwischen zwei sicheren Safetynet p-Geräten eine sichere Kommunikation benötigt, so verwenden diese zusätzliche Sicherungsmechanismen in der Applikationsschicht. In der sicheren Applikationsschicht findet die Verarbeitung der Datenpakete dann auch mittels redundanter Hardware statt. Auf diese Weise kann für die komplette Übertragungsstrecke sowohl für die nicht-sichere als auch für die sichere Kommunikation dieselbe Netzinfrastruktur verwendet werden. Die sicheren Geräte sind dabei, wie in der Sicherheitstechnik üblich, in der Regel redundant, d.h. mehrkanalig, aufgebaut. Mehrere Prozesse überwachen sich dabei gegenseitig und sorgen gemeinsam für eine sichere Übertragung. Anwendungen Grundsätzlich unterscheidet sich der Einsatz von sicheren Safetynet p-Geräten nicht von denen des etablierten Safetybus p. Zwei Besonderheiten von Safetynet p gestalten den Einsatz aber flexibler. Zum einen sind durch die größere Systembandbreite insgesamt kürzere System-Zykluszeiten möglich. Dies gestattet den Einsatz in Bereichen, die zeitkritisch und zugleich sicherheitsrelevant sind. Typische Vertreter sind hier sichere Antriebe in hochdynamischen Anwendungen. Durch die Vereinigung von Echtzeit und Sicherheit wird es möglich, dynamische Prozesse zeitnah auf die Einhaltung von Sicherheitsmechanismen zu überwachen. Praktische Effekte hiervon können z.B. kompaktere mechanische Realisierungen sein oder kooperative Systeme von Mensch und Maschine. Insbesondere kooperative Systeme erfordern ext­rem kurze Sicherheitszeiten für Antriebsfunktionen. Die zweite grundlegende Vereinfachung im System besteht in dem konsequenten modularen Ansatz von Safetynet p. Sicherheitsfunktionen können dabei ohne zentrale Sicherheitssteuerung realisiert werden. Das ermöglicht nicht nur die direkte Abbildung von mechanischen Strukturen in der Kommunikation, sondern auch die Verarbeitung von sicheren Daten, an denen die Daten letztlich benötigt werden. Komplexe Aktorik, wie Antriebe oder Roboter, verfügen im Allgemeinen über die nötige Verarbeitungsleistung und können mit Safetynet p die in ihrer Umgebung anfallenden Sensordaten direkt auswerten. Mehrere gleichartige Zellen können auf gleiche Weise miteinander vernetzt werden ohne eine zentrale Steuerung zu benötigen. Die Kommunikationsstrukturen passen sich bei Safetynet p den Bedürfnissen der Anwendung an und nicht umgekehrt. Da Safetynet p die Kommunikation nicht, wie es noch bei den Feldbussen üblich ist, auf eine Produktionszelle beschränkt, können auch sichere Daten anlagenübergreifend genutzt werden. Anwendungen hierfür sind vielfältig. Beispielsweise sind in verketteten Systemen an den Übergabestellen auch Sicherheitsinformationen auszutauschen oder ein Not-Halt muss auf mehrere Fertigungszellen im einsehbaren Bereich wirken. Letztlich ist auch die zentrale Datenhaltung von sicheren und nicht-sicheren Programmdaten für Wartung und Diagnose ein nicht zu unterschätzender Aspekt, der die Stillstandszeiten einer Anlage zu minimieren hilft. Integration in bestehende Strukturen Durch die Kompatibilität von Safetynet p zu Standard-Ethernet ist die Einbindung in bestehende Strukturen ohne Probleme möglich. Insbesondere die Verwendung von Safetynet p in Kombination mit anderen, zum Standard-Ethernet kompatiblen Diensten ist ein wesentliches Merkmal für dessen Flexibilität. Natürlich ist auch die Einbindung von vorhandenen Safetybus p-Netzen in Safetynet p ein zentrales Kriterium für den Investitionsschutz. Safetybus p-Netze werden dabei typischerweise über deren Sicherheitssteuerungen an Safetynet p angebunden. Dies geschieht vergleichbar zu den schon in der Vergangenheit etablierten Anbindungen an Standard-Feldbusse. Zusammenfassung Durch seine direkte Integration der für die Automation relevanten Diens­te ist Safetynet p für die Vielfalt der Automatisierungsaufgaben gleichermaßen geeignet. Besondere Bedeutung haben dabei die direkt integ-rierte Sicherheit und die Fähigkeit zur Echtzeit-Kommunikation. Abgerundet wird die Flexibilität von Safetynet p durch den konsequenten modularen Ansatz, welcher die direkte Abbildung von mechanischen Strukturen in die Kommunikation und Steuerung ermöglicht. Auf eine zentrale Steuerung, sei es für die Sicherheit oder für die Standard-Anwendungen, kann aufgrund des Publisher-Subscriber-Prinzips ebenso verzichtet werden. Safetynet p ist somit eine technische und wirtschaftliche Lösung für alle Automatisierungsaufgab