Powerlink Safety goes Open Source Das erste sicherheitsgerichtete Busprotokoll mit Open-Source-Lizenz

Ein sicherheitsgerichtetes Übertragungsprotokoll erweitert seit November 2009 die Open-Source-Welt von Powerlink: IXXAT legt jetzt den Quellcode des Powerlink Safety-Stacks offen. Zugleich wird mit openSAFETY eine BSD-lizensierte Version zum kostenfeien Download angeboten.

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Die Aufgabe von sicherheitsgerichteten Protokollen in industriellen Datennetzwerken besteht darin, fehlerhafte Datenpakete zu erkennen, herauszufiltern oder gegebenenfalls den sicheren Zustand der Maschine oder Anlage einzuleiten. Jetzt hat IXXAT - Dienstleister für Datenkommunikationssysteme in der Automatisierung und Mitglied der Ethernet Powerlink Standardization Group (EPSG) – den Quellcode des Powerlink Safety-Stacks offengelegt und bietet mit openSAFETY eine BSD-lizensierte Version des sicherheitsgerichteten Übertragungsprotokolls zum kostenfeien Download unter www.ixxat.de an. Die Software besteht in einer Implementierung der Powerlink-Safety-Spezifikation für die Entwicklung von Safety-Nodes (SN) und Safety-Configuration-Managern.

Mit diesem Schritt ist IXXAT bereits das dritte Unternehmen in der EPSG, dass Powerlink-Software unter Open-Source-Lizenz stellt. Zuvor waren bereits openPOWERLINK und openCONFIGURATOR veröffentlicht worden.

Powerlink Safety ist eine sicherheitsgerichtete, Realtime-Ethernet-fähige Lösung für die Maschinen- und Fertigungsautomatisierung mit Kommunikationszyklen im Mikrosekundenbereich. Das busunabhängige Sicherheitsprotokoll überträgt sowohl sicherheitsgerichtete als auch Steuerungsdaten in einem einheitlichen Datenformat. In der ursprünglichen Ausprägung wurde Powerlink Safety vom TÜV Rheinland für Systeme mit SIL 3 zugelassen.

„Jede Produktentwicklung auf der Grundlage von openSAFETY muss aber einer erneuten Begutachtung durch die entsprechenden Zertifizierungsstellen, wie zum Beispiel dem TÜV, vorgelegt werden“, erklärt Christian Schlegel, CEO von IXXAT. Um verlässlich auf die sicherheitsrelevanten Aspekte hinzuweisen, hat sich IXXAT entschlossen, dem Download von openSAFETY eine Registrierung voranzustellen. Das geschehe im Interesse der Anwender, so Schlegel, da die Offenlegung von sicherheitsgerichteten Produkten einen Spezialfall darstelle und man damit sicherstellen wolle, dass IXXAT jedem Anwender wichtige Zusatzinformationen zur Software zukommen lassen könne.

So funktioniert openSAFETY

Das Powerlink-Safety-Protokoll zeichnet sich durch drei Eigenschaften aus: durch die Definitionen des Datentransports, durch übergeordnete Dienste für die Konfiguration, aber vor allem durch die Einkapselung der sicherheitsrelevanten Daten in ein extrem flexibles Telegrammformat. So nutzt das Protokoll für alle Anwendungen - gleich, ob es Nutzdaten überträgt oder ob es der Konfiguration oder zeitlichen Synchronisation dient - ein Frame mit einheitlichem Format. Dessen Länge ändert sich ebenso variabel wie ökonomisch mit der Menge der Daten, die es zu transportieren hat. Die Safety-Knoten im Netzwerk erkennen automatisch den Inhalt, wodurch sich die Konfiguration von Frametyp und -länge erübrigt.

Powerlink Safety ist unabhängig vom eingesetzten Busprotokoll. Zwar stellt das offene Übertragungsprotokoll Powerlink mit streng deterministischem Zeitverhalten, kürzesten Zykluszeiten und geringem Jitter die ideale Grundlage dar, bildet aber keine Voraussetzung. Als selbstständiges und busunabhängiges Protokoll ist Powerlink Safety grundsätzlich kompatibel zu Ethernet-basierten sowie zu echtzeitfähigen Feldbussen. Powerlink Safety überprüft die übermittelten Dateninhalte mittels Checksummenverfahren unablässig auf ihre Vollständigkeit und überwacht die Übertragungsdauer der Daten. Dabei führen die sehr kurzen Zykluszeiten zu einer fast verzögerungsfreien Erkennung von Ausfällen. Da das Protokoll alle Unregelmäßigkeiten im Datenverkehr registriert, stellen auch unsichere Netzwerke keine Einschränkung der Sicherheitsfunktionalität dar. Das Höchstmaß an Sicherheit für eine Automationslösung ist jedoch mit einer durchgängigen sicherheitsgerichteten Architektur zu erreichen, die sichere Sensoren, Aktoren und Steuerungen verwendet, also Geräte, die ihre Daten redundant erzeugen und verarbeiten. Um zu verstehen, wie Powerlink Safety Übertragungsfehler verhindert, gibt der folgende Abschnitt zunächst einen kurzen Überblick über die verschiedenen Arten von Übertragungsfehlern. Anschließend werden die Mechanismen vorgestellt, mit denen Powerlink Safety diesen Fehlern begegnet.

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