-
Die Erfindung betrifft einen Slave zur sicherheitsgerichteten Kommunikation innerhalb eines AS-Interface Safety at Work Netzes.
-
Aus „Bauder, et al.: AS-Interface – Safety at Work. Die Sicherheitstechnik in der Automation. Einführung und Anwendungsbeispiele. In: AS-International Association. Frankfurt/Main, 2004” ist bekannt, dass das Aktuator-Sensor-Interface (AS-Interface) eine Alternative zu konventionellen Verdrahtungstechniken ist, welche einfach zu nutzen, einfach zu erweitern und unter Spannung steckbar ist. Schnelligkeit, Reduzierung von Installations-/Anlagen-/Wartungskosten und hohe Verfügbarkeit zeichnen das herstellerunabhängige Interface-System aus. AS-Interface ist optimal geeignet für die sichere Übertragung kleinerer Datenmengen unter harten Industriebedingungen und hat sich auch aus wirtschaftlichen Gründen als Standard für die Vernetzung von Sensoren und Aktoren in vielen Anwendungen durchgesetzt. Das zweiadrige Kabel für Daten- und Energieübertragung, der Anschluss in Durchdringungstechnik, Abbildung in der SPS als E/A-Baugruppe und umfassende Diagnosemöglichkeiten führen zu Einsparungen bei der Projektierung, der Installation, der Dokumentation, der Wartung und im Fehlerfall bei den Kosten durch Stillstandzeiten. Das AS-Interface ist für die unterste Ebene der Automatisierungshierarchie konzipiert und bietet hier eine einfache, sichere und schnelle Übertragung. Übergeordnete Systeme wie beispielsweise PROFIBUS-DP, Interbus, EtherNet TCP/IP, Modbus, Modbus+, CCLink, DeviceNet oder CANopen können über Gateways angebunden werden. Mithilfe eines AS-Interface Masters bzw. eines AS-Interface Gateways werden vielfältige Diagnosemöglichkeiten ermöglicht. Bisherige Programmierungen in SPS oder PC können weiter verwendet werden, da sich AS-Interface nach unten wie eine E/A-Karte verhält. Die Geräte steuern und überwachen den Datenaustausch mit den Modulen bzw. AS-Interface Sensoren/Aktoren im Master-Slave-Prinzip. Zur Stromversorgung ist ein AS-Interface Netzteil einzusetzen. Für sicherheitsgerichtete Anwendungen ist AS-Interface Safety at Work einzusetzen. Auf der gleichen Technik und dem gleichen Protokoll wie bei AS-Interface basierend können auch sicherheitsgerichtete Komponenten wie beispielsweise Not-Aus-Befehlsgeräte, optoelektronische Schutzeinrichtungen und Schutzüberwachungen integriert werden. Dazu müssen ein Sicherheitsmonitor und sichere Slaves auf den Strang installiert werden. Ein gemischter Betrieb von sicheren und nicht sicheren AS-Interface Slaves ist problemlos möglich. Der Sicherheitsmonitor überwacht die Datenkommunikation auf der AS-Interface Leitung. Bei den sicheren Slaves werden dynamische Codesequenzen übertragen, die in jedem Slave hinterlegt sind. Diese werden bei der Inbetriebnahme vom Sicherheitsmonitor gelernt. Im Betrieb vergleicht der Sicherheitsmonitor bei jedem Zyklus die Soll- und die Ist-Sequenz und nimmt bei Abweichungen, z. B. durch Geräteausfall, Kommunikationsstörungen oder dergleichen, eine sichere Abschaltung vor. Die Wiedereinschaltzeit beträgt üblicherweise 100 ms. Als Slaves stehen sichere Feld- und Schaltschrankmodule sowie intelligente Sicherheitssensoren und Befehlsgeräte mit AS-Interface Chip zur Verfügung.
-
Aus
DE 100 32 533 A1 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Überwachen und Steuern von Maschinen bzw. maschinellen Anlagen mittels Eingangssignale liefernden Slaves von Sensoren, die über einen Zweileiterbus mit einem Master und einem redundanten Sicherheitsmonitor verbunden sind, bekannt. Der Master frägt die Slaves zyklisch ab und der Sicherheitsmonitor überwacht, ob die Abfrage innerhalb einer vorbestimmten Zeit beendet ist und alle Adressen der Slaves abgearbeitet werden.
-
Aus
EP 1 327 922 A1 ist eine Sicherheitsschalteranordnung bekannt. Die Sicherheitsschalteranordnung umfasst eine vorgegebene Anzahl von Schaltsignalen generierenden Ausgangsstufen. In Abhängigkeit der Schaltsignale sind an die Ausgangsstufen angeschlossene Arbeitsgeräte aktivierbar oder deaktivierbar. Die Ausgangsstufen bilden Slaves eines nach dem Master-Slave-Prinzip arbeitenden Bussystems, welchem ein Sicherheitsmonitor zum Abhören der über das Bussystem übertragenen Signale zugeordnet ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verwaltung der Codefolgen innerhalb des AS-Interface Safety at Work Netzes zu verbessern.
-
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch einen Slave zur sicherheitsgerichteten Kommunikation innerhalb eines AS-Interface Safety at Work Netzes, wobei innerhalb des Slaves mehrere Netzwerkadressen des AS-Interface Safety at Work Netzes hinterlegt sind und jeder Netzwerkadresse eine Codefolge fest zugeordnet ist.
-
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch einen Sicherheitsmonitor zur sicherheitsgerichteten Kommunikation innerhalb eines AS-Interface Safety at Work Netzes, wobei innerhalb des Sicherheitsmonitors mehrere Netzwerkadressen des AS-Interface Safety at Work Netzes hinterlegt sind und jeder Netzwerkadresse eine Codefolge fest zugeordnet ist, wobei die Zuordnung in der Firmware des Sicherheitsmonitors hinterlegt ist.
-
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur sicherheitsgerichteten Kommunikation innerhalb eines AS-Interface Safety at Work Netzes, wobei zur Initialisierung des AS-Interface Safety at Work Netzes einem Sicherheitsmonitor der oben beschriebenen Art eine Netzwerkadresse des Slaves der oben beschriebenen Art übermittelt wird und der Sicherheitsmonitor die Codefolge des Slaves aus der in der Firmware des Sicherheitsmonitors abgelegten Zuordnung ermittelt.
-
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Unter den Begriff Slave ist hierbei jeweils ein sicherheitsgerichteter Slave oder ein sicherheitsgerichteter Eingangsslave zu verstehen. Mithilfe dieses Slaves kann ein Anschluss sicherheitsgerichteter Sensoren, Aktoren und anderer Geräte (wie z. B. Not-Aus-Befehlsgeräte, optoelektronische Schutzeinrichtungen, Schutztürüberwachungen, etc.) ermöglicht werden. Ein sicherheitsgerichteter Zustand Ein oder Aus des angeschlossenen Sensors oder Befehlsgeräts kann eingelesen und zum Master bzw. Sicherheitsmonitor übertragen werden.
-
Dadurch, dass die Codefolge direkt einer Netzwerkadresse zugeordnet ist, kann das AS-Interface Safety at Work System enorm vereinfacht werden. Es können einheitliche Slaves hergestellt werden. Derzeit wird für jeden Slave während der Produktion eine individuelle Codefolge vergeben. Aus einem Vorrat von insgesamt 1.000.000 Codefolgen werden üblicherweise jeweils 20.000 von der Entwicklung in ein geeignetes Form gebracht und der Fertigung übergeben. In der Fertigung werden sukzessiv die Codefolgen verbraucht. Sind mehr als 1.000.000 Codefolgen zugeteilt worden, wird üblicherweise die Vergabe mit der ersten Codefolge fortgesetzt. Diese Verwaltung der Codefolgen stellt für die Fertigung eine enorme Belastung dar. Durch die erfindungsgemäßen Merkmale ist eine solche umfangreiche Verwaltung der Codefolgen nicht mehr notwendig. In Abhängigkeit der vorhandenen Netzwerkadressen, die das jeweilige Gerät ansprechen kann, werden die Codefolgen vergeben. Hierdurch wird eine enorme Vereinfachung einer Verwaltung der Codefolgen, sowie einer Slave Fertigung, Parametrierung, Wartung und eines Slaveaustausch erreicht.
-
Der Sicherheitsmonitor überwacht die Slaves und die korrekte Funktion des AS-Interface Safety at Work Netzes. Er verarbeitet die Codefolgen, er verknüpft üblicherweise Ein-/ und Ausgangssignale der angeschlossenen Slaves und generiert daraus einen sicheren Zustand. Wird ein defekter Slave ausgetauscht, so muss bei herkömmlichen Systemen dem Sicherheitsmonitor die neue Codefolge bekannt gemacht werden. Diese muss entweder über eine Konfigurationssoftware oder durch mehrmaliges Betätigen einer Taste mit einer erforderlichen zeitlichen Sequenz am Sicherheitsmonitor eingelernt werden. Durch die erfindungsgemäßen Slaves mit durch die Netzwerkadresse fest zugewiesener Codefolge wird die Inbetriebnahme oder der Slavetausch enorm vereinfacht. Der Slave beinhaltet in einer vorteilhaften Ausgestaltung für jede mögliche AS-Interface Safety at Work Adresse eine fest zugeordnete Codefolge welche innerhalb des Slaves fest hinterlegt ist. Die Zuordnung der in einer Betriebnahme letztendlichen AS-Interface Safety at Work Netzwerkadresse zu dem Slave erfolgt üblicherweise erst bei der Installation des AS-Interface Safety at Work Netzes. Hierbei kann der Slave zur vereinfachten Kontaktierung eine Standardnetzwerkadresse aufweisen. Durch die bereits vorhandene Zuordnung der Codefolgen zu den Netzwerkadressen ist der der Slave bereits nach der Netzwerkadressvergabe einsatzbereit. Hierdurch kann die Verfügbarkeit im Fehlerfall sowie bei einem geplanten Austausch enorm verbessert werden. Stillstandszeiten können reduziert werden. Die Inbetriebnahme wird durch die im Vorfeld bekannte Zuordnung der Codefolgen zu den Netzwerkadressen ebenso gegenüber dem Stand der Technik stark vereinfacht.
-
Durch die erfindungsgemäßen Merkmale wird der Austausch eines Slaves wesentlich vereinfacht. Es muss lediglich die entsprechende Adresse des auszutauschenden Slaves vergeben werden. Dabei ist weder eine Software notwendig noch eine zeitliche Sequenz einzuhalten. Hierfür sind nur standard AS-Interface Prozeduren auszuführen.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Netzwerkadressen und deren Codefolgen in einem nichtflüchtigen Speicher, insbesondere in der Firmware, des Slaves hinterlegt.
-
Hierdurch entfällt in der Fertigung die individuelle Zuweisung der Codefolge für jeden Slave. Es können einheitliche Slaves hergestellt werden, welche dennoch den erforderlichen Sicherheitskriterien entsprechen. Die Fertigung kann hierdurch enorm vereinfacht werden. Des Weiteren entfällt eine nachgeschaltete Parametrierung des Slaves bzw. des Sicherheitsmonitors, da beiden Geräten bekannt ist welcher Netzwerkadresse die jeweilige Codefolge fest zugeordnet ist.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind mindestens 20 Netzwerkadressen im Slave hinterlegt. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn mindestens 20 Netzwerkadressen im Sicherheitsmonitor hinterlegt sind.
-
Hierdurch kann gewährleistet werden, dass mehrere Aktoren bzw. Sensoren innerhalb des AS-Interface Safety at Work Netzes angeschlossen und angesteuert werden können. Dadurch, dass die Slaves durch die Netzwerkadressen fest zugewiesene Codefolgen aufweisen und dem Sicherheitsmonitor ebenso diese Zuweisung bekannt ist, wird die Inbetriebnahme sowie der Slavetausch enorm vereinfacht. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn in dem Slave sowie in dem Sicherheitsmonitor für jede mögliche AS-Interface Adresse eine fest zugeordnete Codefolge hinterlegt ist. Nach der Adressvergabe ist somit der Slave bereits einsatzbereit. Auf diese Weise kann eine enorme Vereinfachung der Inbetriebnahme bzw. eines Slavetauschs gegenüber den herkömmlichen Systemen erzielt werden.
-
Dadurch, dass die Zuweisung der Codefolgen zu den jeweiligen Netzwerkadressen fest in einem nichtflüchtigen Speicher, insbesondere in der Firmware des jeweiligen Gerätes, hinterlegt ist, kann sowohl die Fertigung als auch die Nutzung des Slaves bzw. des Sicherheitsmonitors stark vereinfacht werden. Für die Fertigung kann die Anzahl der erforderlichen Codefolgen radikal reduziert werden und für den Endanwender bzw. Installateur wird eine Installation, eine Projektierung, eine Wartung und im Fehlerfall ein Austausch des Slaves bzw. des Sicherheitsmonitors enorm vereinfacht.
-
Im Folgenden wird die Erfindung und Ausgestaltung der Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines AS-Interface Safety at Work Netzes, welches einen Slave und einen Sicherheitsmonitor aufweist,
-
2 eine schematische Zuordnung von Codefolgen zu Netzwerkadressen und
-
3 eine schematische Darstellung eines AS-Interface Netzes mit sicheren AS-Interface Safety at Work Komponenten.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines AS-Interface Safety at Work Netzes 2, welches einen Slave 1 und einen Sicherheitsmonitor 3 aufweist. Hierbei ist ein Slave 1 über das AS-Interface Safety at Work Netz 2 mit einem Sicherheitsmonitor 3 verbunden. Dem Slave 1 ist hierbei innerhalb des AS-Interface Safety at Work Netzes 2 eine feste Netzwerkadresse zugewiesen. Dieser Netzwerkadresse ist innerhalb des Slaves 1 eine spezifische Codefolge hinterlegt. Nachdem mittels Standard AS-Interface Prozeduren die Adresse des Slaves 1 dem Sicherheitsmonitor 3 übermittelt wurde, weiß der Sicherheitsmonitor 3, welche Adresse und ebenso welche Codefolge der Slave 1 verwendet, da dem Sicherheitsmonitor 3 ebenso eine Zuordnung der Codefolgen zu den jeweiligen Netzwerkadressen vorliegt. Somit kann der Sicherheitsmonitor 3 die Kommunikation und somit die korrekte Funktion des AS-Interface Safety at Work Netzes 2 sofort nach einem Bekantwerden der Netzwerkadresse des angeschlossenen Slaves 1 überwachen.
-
Dadurch, dass der Slave 1 eine durch die Netzwerkadresse fest zugewiesene Codefolge aufweist wird die Inbetriebnahme oder ein Tausch des Slaves 1 enorm vereinfacht. Der Slave 1 beinhaltet für jede mögliche Netzwerkadresse eine fest zugeordnete Codefolge. Nach der Vergabe der Netzwerkadresse ist somit der Slave 1 bereits einsatzbereit. Im Vergleich zu herkömmlichen Systemen wird hierdurch eine enorme Verbesserung innerhalb des AS-Interface Safety at Work Netzes 2 erreicht, da üblicherweise zunächst eine zeitaufwendige Synchronisierung der Codefolge eines Slaves mit einem Sicherheitsmonitor erfolgen muss.
-
2 zeigt eine schematische Zuordnung von Codefolgen 5 zu Netzwerkadressen 4. Die Zuordnung der Codefolgen 5 zu den jeweiligen Netzwerkadressen 4 sollte während der Fertigung erfolgen. Hierbei sollte die Zuordnung in einem nichtflüchtigen Speicher des Slaves bzw. des Sicherheitsmonitors hinterlegt sein. Insbesondere ein Hinterlegen der Zuordnung in der Firmware des jeweiligen Gerätes hat sich als vorteilhaft erwiesen. Durch diese Zuordnung der Codefolgen 5 zu den jeweiligen Netzwerkadressen 4 kann die Fertigung der jeweiligen Geräte enorm vereinfacht werden und ebenso die Anwendung der Geräte verbessert werden.
-
3 zeigt eine schematische Darstellung eines AS-Interface Netzes 9 mit sicheren AS-Interface Safety at Work Komponenten. Diese sicheren AS-Interface Safety at Work Komponenten bilden einen sicheren AS-Interface Safety at Work Netzbereich 2. Eine Standard SPS 8 ist über ein AS-Interface Netzwerk 9 mit einem Standardslave 7 einem Netzteil 6 sowie einem sicheren AS-Interface Netzabschnitt, nämlich dem AS-Interface Safety at Work Netz 2, verbunden. Dieses AS-Interface Safety at Work Netz 2 weist zwei Slaves 1 und einen Sicherheitsmonitor 3 auf. Der Sicherheitsmonitor 3 überwacht die korrekte Funktion des AS-Interface Safety at Work Netzes 2 und somit die Slaves 1. Die beiden dargestellten Slaves 1 weisen unterschiedliche Netzwerkadressen und somit unterschiedliche Codefolgen auf. Dem Sicherheitsmonitor 3 muss lediglich die Netzwerkadresse der Slaves 1 übermittelt werden. Sobald der Sicherheitsmonitor 3 die Netzwerkadressen der Slaves 1 kennt, kennt er ebenso deren spezifische Codefolgen. Durch die direkte Zuordnung der Codefolgen zu den Netzwerkadressen kann das AS-Interface Safety at Work Netz 2 enorm vereinfacht werden und somit die gesamte AS-Interface Netzlandschaft 9 verbessert werden. Es wird sowohl eine Fertigung, eine Inbetriebnahme, eine Wartung, sowie ein Austausch bei einem Fehler des Slaves 1 bzw. des Sicherheitsmonitors 3 verbessert.
