Sichere Kommunikation über Ethernet mit Safetynet p

Der Trend hin zu einer durchgängig vernetzten Lösung auf Ethernetbasis vom Office PC hinunter bis an die Sensorik und Aktuatorik der Maschinen oder Produktionsanlagen ist nach wie vor ungebrochen. Diese Entwicklung ist nur allzu konsequent und bietet mittelfristig auch die nachhaltigste Möglichkeit, den Feldbus-Dschungel zu lichten und Investitionen im Maschinen- und Anlagenbau langfristig zu sichern. Inzwischen gerät die rasante Entwicklung neuer All-in-One-Lösungen bei der technischen Bewältigung elementarer Anforderungen jedoch ins Stocken. Wurden in der ersten Konzeptphase pauschal nahezu alle vom Markt geforderten Eigenschaften zugesichert, lassen sich viele dieser Anforderungen nur mehr schwer realisieren und werden bei einigen Systemen auch zukünftig über einen \’Lastenheftstatus\‘ nicht hinauskommen. Und gerade bei einer der elementaren Funktionalitäten, bei der Realisierung der Sicherheitsfunktionen, trennt sich die Spreu vom Weizen. Bei der Entwicklung von Safetynet p wurde der Implementierung der Sicherheitsfunktionen von Anfang an der entsprechende Stellenwert zugemessen. Die Prüf- und Zertifizierungsstelle des Fachausschusses Maschinenbau, Hebezeuge, Hütten- und Walzwerkanlagen der Berufsgenossenschaft in Düsseldorf hat das Safetynet p-Sicherheitskonzept für ein auf Ethernet basierendes industrielles Kommunikationssystem zur Übertragung sicherheitsgerichteter Signale bestätigt. Die Prüf- und Zertifizierungsstelle bescheinigt Safetynet p die Eignung zur Verwendung als sicheres Kommunikationssystem von Maschinenzellen und Maschinen bis hin zum maschineninternen Sensor-Aktorbus zur Erfüllung der Anforderungen des SIL3 (Safety Integrity Level) gemäß EN61508. Ethernet für die industrielle Kommunikation Aufgrund einiger technischer Einschränkungen in der aktuellen Standardisierung erfordert ein für industrielle Zwecke geeignetes Ethernetsystem grundlegende Erweiterungsschritte. Die gestellten Anforderungen an Robustheit und Zuverlässigkeit aus der Bürowelt genügen den rauen Umgebungsbedingungen einer Rohbaustraße in der Automobilfertigung oder einem Kraftwerk bei weitem nicht. Die eigentliche Tauglichkeit eines industriellen Ethernet zeigt sich bei den Leistungsmerkmalen, den möglichen Verkabelungsstrukturen und anschließbaren Komponenten aus der Bürokommunikation. Neu hinzu kommen Merkmale, die in der Feldbusverkabelung üblich sind. Dazu gehört die Möglichkeit, Linienstrukturen ohne Verwendung von Switches oder Hubs bilden zu können oder die Definition robuster industrieller Verbindungstechnik in höheren Schutzarten (IP65/67). Natürlich sollen die in der Bürowelt verwendeten Komponenten nach wie vor einsetzbar sein. Basierend auf den genannten Anforderungen wurde Safetynet p als ein offenes Netzwerk spezifiziert und entwickelt. Safetynet p ist somit ein ethernetbasierendes Netz für die Industrie, das gleichsam für Echtzeit- und sichere Kommunikationsaufgaben genutzt werden kann. Der Begriff der Echtzeit bedarf dabei einer etwas detailiertere Beschreibung. Echtzeit legt lediglich fest, dass ein System auf ein Ereignis innerhalb eines vorgegebenen Zeitrahmens reagieren muss und sagt per se nichts über die tatsächliche Geschwindigkeit oder Performance des Systems aus. Zur Beschreibung einer Steuerungs- und Regelungsaufgabe reicht es daher nicht aus, Echtzeit zu fordern. Die Anforderungen sind dann vollständig definiert, wenn außerdem die Zeit angegeben wird, in der das System mit Sicherheit reagiert haben muss. Für Einsatzbereiche in der Prozessindustrie wie Füllstandsüberwachungen oder die Regelung von Temperaturen können Reaktionszeiten von einigen Sekunden völlig ausreichend sein. In Automatisierungslösungen mit einer SPS-Steuerung oder auf einem Feldbussystem basierende Produktionslinien kommen typischerweise mit Reaktionszeiten im Millisekunden-Bereich aus. Synchrone digitale Regelungen, Steuerungen, Filterungen und Überwachungen oder eine Messdaten-Onlineauswertung benötigen dagegen Echtzeit-Systeme, die im Mikrosekunden-Bereich arbeiten. Bei der Entwicklung von Safetynet p wurden diese Gesichtspunkte von Anfang an berücksichtigt. Eine Lösung für zwei Varianten