Safe Link pro propojení bezpečnostních systémů na různých platformách

Společnost Amtek je distributorem produktů firmy Bihl+Wiedemann, která je výrobcem techniky pro průmyslovou sběrnici AS-Interface, jejím tvůrcem a v současné době hlavním dodavatelem nejnovějšího standardu této sběrnice ASi-5. Sběrnice AS-Interface (ASi) má oproti komunikačním sítím založeným na Ethernetu mnoho odlišností – předností i omezení. Na bázi ASi je možné velmi snadno realizovat bezpečnostní systémy s umístěním vstupů a výstupů přesně tam, kde jsou třeba. Tento článek popisuje technologii Safe Link, která umožňuje pomocí komunikačních bran ASi od firmy Bihl+Wiedemann vytvořit bezpečná propojení různých PLC s využitím ethernetové sítě.

Safe Link je technologie využitelná v komunikačních branách (gateway) ASi s integrovanými bezpečnostními monitory (Safety Monitor) a v jednotkách Safety Basic Monitor s rozhraním Ethernet od firmy Bihl+Wiedemann (obr. 1). S jejím použitím lze jednoduše, efektivně a flexibilně vzájemně propojovat bezpečnostní řídicí systémy.

Safe Link umožňuje rea­lizovat bezpečnou výměnu dat a signálů mezi různými částmi řídicích systémů a mezi různými průmyslovými sběrnicemi prostřednictvím klasické ethernetové komunikační sítě nebo diagnostického rozhraní komunikačních bran. Maximálně je tak možné propojit až 31 komunikačních bran, přičemž počet bezpečnostních kanálů je až 1 992, protože každá komunikační brána může obsluhovat až 62 bezpečnostních signálů.

To je teoretická maximální konfigurace. Je však nutné podo­tknout, že Safe Link se vyplatí i pro menší systémy, jak v automatizaci strojů a strojních zařízení, tak v procesní automatizaci.

Každá z komunikačních bran může být napojena na nadřazený řídicí systém založený na bázi jiné komunikační sběrnice, tzn. že tyto systémy mohou být od různých výrobců a na různých platformách (PLC, průmyslové PC, popř. jednotka pro řízení polohy a pohybu integrovaná v pohonu; obr. 2).

Velmi výhodné na této funkci komunikačních bran Bihl+Wiedemann je bezpečné propojení různorodých strojů do jedné linky či technologického zařízení s tím, že celou linku lze osadit tlačítky nouzového zastavení nebo jinými bezpečnostními prvky připojenými přes ASi k lokálnímu řídicímu systému a následně prostřednictvím ethernetové komunikační sběrnice mezi sebou (obr. 3). Kaž­dý bezpečnostní signál výrobní linky je tak k dispozici každému bezpečnostnímu modulu. Splnit tento požadavek s pomocí konven­čního zapojení by vyžadovalo velké množství kabeláže a vedlo by ke značnému riziku chybného zapojení.

Jednotlivé standardy komunikačních sítí průmyslového Ethernetu však mají i své vlastní protokoly pro přenos bezpečnostních signálů a realizaci bezpečnostních systémů: ProfiSafe v Profinetu, CIP Safety v sítích EtherNet/IP a Sercos atd. Tato řešení ale vyžadují instalaci bezpečnostního PLC (nebo bezpečnostního procesoru v řídicím systému) a většinou i zvláštní komunikační síť vyhrazenou pro bezpečnostní komunikaci. Safe Link naproti tomu nevyžaduje žádnou dodatečnou instalaci bezpečnostního PLC, může využít stávající komunikační síť a zajišťuje komunikaci všech účastníků navzájem. Může přitom propojit do jednoho systému i stroje, které využívají vlastní bezpečnostní komunikaci.

Kromě konvenčních kabelových sítí může Safe Link využívat i optické sítě (je nutná instalace převodníků na optický signál) nebo WLAN (je nutná instalace vyhrazeného přístupového bodu). Je tedy možné přenášet bezpečnostní signály i na pohybující se zařízení, např. autonomní vozíky a mobilní roboty. Stisknutím tlačítka nouzového zastavení se tak zastaví i zařízení, která s řídicím systémem komunikují bezdrátově.

Safe Link je možné použít pro úroveň integrity bezpečnosti SIL 3, úroveň bezpečnosti PL e a zapojení kat. 4.

Systém se vyznačuje také velmi jednoduchou konfigurací metodou drag and drop. To usnadňuje uvedení do provozu i případné změny při přestavbě výrobní linky. K dispozici je přehledné softwarové prostředí.

Shrnutí

Systémy průmyslové automatizace, ať jde o automatizaci strojní výroby, nebo procesní automatizaci, jsou stále složitější. Vyžaduje se od nich modulární a flexibilní architektura. Jedním z úkolů moderní automatizace je najít efektivní způsob propojení bezpečnostních sítí a systémů od různých výrobců.

Firma Bihl+Wiedemann se s tímto zadáním vypořádala uvedením jednoduchého a nákladově efektivního řešení: technologie Safe Link, která umožňuje bezpečné spojení prostřednictvím ethernetového rozhraní komunikačních bran ASi s integrovaným bezpečnostním monitorem. Safe Link dovoluje propojit až 31 komunikačních bran nebo jednotek Basic Safety Monitor ASi s ethernetovým rozhraním – bez použití jakéhokoliv dalšího hardwaru.

Ing. Petr Boček, AMTEK, spol. s r. o.

Obr. 1. Komunikační brána ASi-3 pro Profinet s integrovanou funkcí bezpečnostního monitoru (vlevo) a jednotka Safety Basic Monitor (obsahuje jeden ASi master)

Obr. 2. Safe Link umožňuje propojit do jednotné sítě systémy založené na různých komunikačních standardech

Obr. 3. Příklad topologie propojení bezpečnostních systémů jednotlivých strojů ve výrobní lince