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Sicherheitstechnik Safety & Ethernet: Was ist schon Fakt, was noch Fiktion?

Redakteur: Reinhard Kluger

Safety-Lösungen unter Ethernet gelten alle als sicher. Aber wie unterscheiden sie sich hinsichtlich Verfügbarkeit? Was kann man kaufen, was ist erst in der Planung? Auf dem 14. Automation Day in Nürnberg sprachen einzelne Unternehmen Klartext : Was ist von wem schon zertifiziert? Wie verstehen die einzelnen Anbieter Offenheit? Hier die Antworten:

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Steffen Horn, Phoenix Contact: Das Interbus Safety-Protokoll wurde Anfang 2005 von der BGIA und dem TÜV Rheinland zertifiziert.“
Steffen Horn, Phoenix Contact: Das Interbus Safety-Protokoll wurde Anfang 2005 von der BGIA und dem TÜV Rheinland zertifiziert.“
( Archiv: Vogel Business Media )

Armin Glaser, Produktmanagement, Pilz GmbH & Co. KG: SafetyNET p zeichnet sich dadurch aus, dass neben der Standardkommunikation sicherheitstechnische Funktionen von Anfang integriert und nicht nachträglich aufgesetzt sind. Die Funktionen sind physikalisch gemischt aber logisch getrennt und beeinflussen sich nicht gegenseitig. Bereits im vergangenen Jahr hat die BG-MHHW die Sicherheitsprinzipien von SafetyNET p bestätigt. Mit SafetyNET p hat Pilz ein offenes und unabhängiges Ethernetprotokoll entwickelt, das eine durchgängige Lösung – vom Office-PC bis hinunter in die Sensorik und Aktorik von Maschinen und Anlagen - darstellt.

Um diesen universellen Anforderungen zu entsprechen, bietet SafetyNET p zwei Geschwindigkeitsvarianten bis hin zu einer Zykluszeit von 62,5 µsec. Am Markt bekannte Industrial Ethernet Systeme sind entweder auf die Belange einer standardisierten TCP/IP-Kommunikation oder einer harten Echtzeitfähigkeit optimiert. Das System SafetyNET p hat u.a. die Eigenschaft, dass es sich durch seine Derivate RTFN und RTFL sowohl in Hinblick auf die Offenheit als auch für Applikationen mit Anforderungen an eine optimale Performance einsetzen lässt.

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Es ist zudem beabsichtigt, SafetyNET p in die Normungsaktivitäten der IEC 61158 aufzunehmen, um die Offenheit des Systems und die Interoperabilität der Anschaltungen klar zu dokumentieren. Die Protokollstacks von SafetyNET p werden heute bereits in erste Produkte implementiert. Bei Pilz geschieht dies zusammen mit der Entwicklung einer komplett neuen Steuerungsgeneration. Im Rahmen entsprechender Workshops, veranstaltet durch die Organisation Safety Network International e.V., werden die Protokollstacks auch weiteren Anwendern zur Verfügung gestellt werden.

Offenes und unabhängiges Ethernetprotokoll

Dr. Ing. Wolfgang Stripf, Siemens AG: 1999 wurde die funktional sichere Profisafe-Kommunikationstechnologie veröffentlcht, und im gleichen Jahr wurden bereits die ersten Systeme in Betrieb genommen. Derzeit sind bereits circa 30.000 Systeme und etwa 300.000 Profisafe-Knoten im Einsatz. Mehr als 15 Firmen bieten Profisafe-Geräte für die vielfältigsten Einsatzgebiete an, unter anderem für die Prozessindustrie. Ende 2005 wurde die Profisafe-Technologie um den Einsatz mit Profinet (Ethernet) ergänzt und von TÜV und BGIA positiv begutachtet. Wiederum im gleichen Jahr kamen die erste Produkte zum Einsatz. Profisafe zeichnet sich dadurch aus, dass sämtliche Themen, die mit dezentraler Sicherheitstechnik zu tun haben, geklärt und umfassend spezifiziert sind: Dies reicht von Aufbautechnik, Störfestigkeit, Verfügbarkeit, Spezialitäten der Prozessautomatisierung, Funkübertragung, Security, Entwicklungstools sowie Test & Zertifizierung über die Planung von Sicherheitsfunktionen bis hin zur internationalen Standardisierung in IEC 61784-3-3 und China als GB/Z.

Darüberhinaus haben sich fünf renommierte Systemhersteller an der Entwicklung eines Profisafe-Testers für sichere Steuerungen beteiligt. Mit deren Vermarktung ist in Kürze zu rechnen. Profinet knüpft an den überwältigenden Erfolg von Profibus mit seinen mehr als 20 Millionen Knoten an. Zertifizierte Profisafe-Geräte für Profinet gibt es inzwischen von SEW, Siemens und Wago. Die technisch ausgefeilte Profisafe-Lösung mit „Black-Channel“- und End-zu-Endpunkt-Sicherungs-Prinzip hat sich bestens bewährt und wurde inzwischen von den meisten anderen Feldbussen übernommen.

Holger Zeltwanger, CANin Automation GmbH: In der industriellen Automatisierungstechnik gibt es für verschiedene Anforderungen unterschiedliche Kommunikationssysteme: Ethernet-basierende Netzwerke, serielle Bussysteme (auch als Feldbus bekannt) sowie dedizierte Sicherheitsbussysteme. Als vor über zehn Jahren die so genannten Feldbussysteme eingeführt wurden, gab es eine Vielzahl technisch gleichwertiger Lösungen. Von den Master/Slave-Bussystemen ist quasi nur Profibus-DP übrig geblieben. In der Klasse der Multi-Master-Bussysteme hat sich CANopen durchgesetzt. Es wird vor allem als „eingebettetes“ Bussystem in Maschinensteuerungen verwendet. Im Bereich der Ethernet-basierenden Netzwerke ist die Lage noch unübersichtlich: Mehr als 20 untereinander inkompatible Lösungen ringen um die Gunst der Freier. Übrig bleiben werden allerdings nur Einige wenige. Ähnliches gilt auch für die Sicherheitsnetzwerke und -bussysteme. Profisafe und CANopen-Safety sind gesetzt und das ein oder andere Ethernet-basierende Sicherheitsprotokoll wird sich noch dazu gesellen. Ob die proprietären und halb-offenen Sicherheitsbussysteme langfristig überleben werden, ist fraglich.

Steffen Horn, Phoenix Contact GmbH & CoKG: Das Interbus Safety-System wurde Anfang 2005 von der BGIA und dem TÜV Rheinland zertifiziert. Neben der Akzeptanz der Prüfinstitute, die das System als Meilenstein der sicheren Netzwerkkommunikation sehen, sind die Akzeptanz und positive Erfahrungen der Anwender von besonderer Bedeutung. Das wird durch einfache Handhabung, hohe Anlagenverfügbarkeit sowie technische Randparameter erreicht und durch Projekterfolge belegt. Im wachsenden Spektrum von Interbus Safety-Produkten ist insbesondere die hoch-performante Sicherheitssteuerung mit integriertem Interbus Safety-Master von Bedeutung. Diese lässt sich in unterschiedliche Industrial Ethernet Netzwerke integrieren. Im ersten Schritt wird Profinet unterstützt. Weitere Protokolle wie Ethernet IP werden folgen. Somit ist Interbus-Safety steuerungs- und netzwerk-unabhängig. Ein Beweis der Offenheit von Interbus Safety ist die Normung in der IEC 61784-3. Zudem können Ankoppler auf einen vorzertifizierten Slave-Safety-Layer (SSL) zurückgreifen und damit ihren eigenen Entwicklungsaufwand minimieren.

In unterschiedliche Industrial Ethernet Netzwerke integrierbar

Martin Rostan, Beckhoff Automation: Erste Produkte – nicht Konzepte – mit Safety over EtherCAT sind von Beckhoff seit Ende 2005 verfügbar und im Serieneinsatz. Weitere Hersteller befinden sich aktuell in der Implementierung von Safety over EtherCAT-Geräten. Nicht nur die Produkte sind TÜV-zertifiziert, sondern auch die Safety-Technologie an sich ist vom TÜV für SIL3/KAT4 Anwendungen abgenommen, wobei das Protokoll selbst sogar SIL4 Anforderungen erfüllt. Alle diese Schritte sind zwar notwendig, aber noch nicht hinreichend für echte Offenheit: hierzu gehört neben der umfassenden Offenlegung der Technology – Safety over EtherCAT steht allen Mitgliedern der ETG – EtherCAT Technology Group zur Verfügung – auch noch die Bereitstellung von zertifizierten Test-Cases und einem unabhängigen Testlabor für die Geräteabnahme und Interoperabilitätsprüfung. Dies wurde bereits vor einiger Zeit eingeleitet und steht kurz vor der Fertigstellung. Auch wenn Safety over EtherCAT einige sehr pfiffige Details aufweist: das wichtigste Alleinstellungsmerkmal ist EtherCAT selbst: Ich bin davon überzeugt, dass die Auswahl des Kommunikationssystems primär von der Basistechnologie abhängt, für die natürlich eine erprobte, offene und leistungsfähige Safety-Lösung vorhanden sein muss.

Gut besucht war der 14. Automation Day, veranstaltet von der ASQf und dem Cluster Automation Valley, der am 26. und 27. 6. in Nürnberg stattfand. Der erste Tag war ganz dem Thema Safety gewidmet, am zweiten gab es den Workshop „Softwarequalität in der Automatisierung.“ Eine Bildergalerie vermittelt der InfoClick.

Den Referaten am ersten Tagungstag über Prinzipien und Auswirkungen von Normen auf die Sicherheitstechnik in der Fertigungstechnik folgte eine Podiumsdiskussion zum Thema „Safety Kommunikationsstandards“. Einige Aspekte dieser Diskussionsrunde gibt der Bericht wider. Der 15. Automation Day wird in 2008 stattfinden, wieder in Nürnberg. Noch stehen Themen und Termine nicht fest, die Sonderpublikation ‚Automation Valley‘ aber wird aktuell darüber informieren. Sie erscheint anläßlich der SPS/IPC/Drives 2007. Der InfoClick vermittelt den Kontakt und ein kostenloses Exemplar.

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