Zintegrowane systemy bezpieczeństwa firmy BECKHOFF

Zgodnie z najnowszymi trendami w systemach zabezpieczeń dąży się w kierunku integracji informacji z różnych sensorów (skanery laserowe, kamery) w jednej szynie komunikacyjnej, podłączonej do sterownika obsługującego logikę bezpieczeństwa. Takie podejście zapewnia funkcjonalności znane z istniejących systemów komunikacji typu Fieldbus:

• krótki czas reakcji,
• dobre właściwości diagnostyczne,
• elastyczność modyfikacji,
• czytelną architekturę systemu.

Rozwiązanie TwinSAFE firmy Beckhoff rozwija tę koncepcję w kierunku dalszej integracji. Pozwala ono w pełni zintegrować system bezpieczeństwa z systemem sterowania. Możliwość użycia istniejącego systemu komunikacyjnego do przekazania danych bezpieczeństwa znacząco ułatwia planowanie, działanie, utrzymanie i diagnostykę, a także obniża koszty.

Dzięki temu terminale TwinSAFE można zintegrować z istniejącymi urządzeniami K-bus i EtherCAT. Standardowym stopniem ochrony urządzeń TwinSAFE jest IP20. Dostępne są też modele o klasie IP67, co pozwala wykorzystać system TwinSAFE bezpośrednio na stanowisku roboczym, także w przypadku obsługi procesów o szczególnych wymaganiach higienicznych lub przebiegających w środowisku o wysokim stopniu zanieczyszenia.

TwinSAFE korzysta z otwartego protokołu FailSafe over EtherCAT (FSoE), który jest zgodny ze standardem IEC 61508. Spełnia również warunki Safety Integrity Level 3 (SIL 3). W praktyce oznacza to, że w sieci komunikacyjnej TwinSAFE nie może wystąpić i pozostać niezauważony żaden poważny błąd, nawet w okresie 100 000 lat pracy ciągłej. Protokół FSoE został zatwierdzony przez niemiecką Technical Inspection Association (TÜV).

Komunikacja w urządzeniach TwinCAT, zgodnie z FSoE, oparta jest na zasadzie „Black Channel”. Oznacza to, że wszystkie mechanizmy zabezpieczające są zaimplementowane w warstwie aplikacji i są niezależne od warstwy transportowej.
W skład rodziny urządzeń Twin-SAFE wchodzą: moduł sprzęgający EtherCAT (EK1914), sterowniki (KL6904, EL69x0), moduły wejść cyfrowych (KL1904, EL19x4, EP1907-0002), moduły wyjść cyfrowych (KL2904, EL2902, EL29x4).
Moduł sprzęgający EtherCAT EK1914 integruje funkcjonalności łącznika EK1100 z zestawem bezpiecznych wejść/wyjść cyfrowych. Urządzenie jest wyposażone w cztery wejścia i cztery wyjścia cyfrowe, jak również dwie pary bezpiecznych wejść i wyjść. Obudowa ma stopień ochrony IP20.

W zakresie sterowników PLC Beckhoff, mając na uwadze względy bezpieczeństwa, proponuje rozwiązania dla sieci EtherCAT i pozostałych sieci typu Fieldbus. Sterownik KL6904 jest przeznaczony do pracy z magistralą K-bus. Jest wyposażony w cztery bezpieczne wyjścia i może nawiązać do 15 połączeń TwinSAFE. Do zastosowania z sieciami EtherCAT jest przeznaczony sterownik EL6900 (E-bus). EL6900 może nawiązać komunikację z maksymalnie 128 innymi urządzeniami TwinSAFE.

Oba sterowniki ze względów bezpieczeństwa mają certyfikowane bloki funkcyjne. Takie operacje jak zatrzymanie awaryjne, monitorowanie drzwi bezpieczeństwa czy kontrola obsługi oburęcznej można łatwo włączyć w program sterownika. Bloki można łączyć między sobą oraz za pomocą operatorów AND, OR.

Rodzinę urządzeń EtherSAFE uzupełniają moduły wejść i wyjść cyfrowych. Z tych pierwszych dostępne są modele czterowejściowe: KL1904 (K-bus) i EL1904 (E-bus) i ośmiowejściowe: EP1908-0002. Ten ostatni jest modułem typu EtherCAT box i jest wykonany w klasie ochronnej IP67. Wśród wyjść cyfrowych można wyróżnić modele dwuwyjściowe: EL2902 (E-bus) i czterowyjściowe: EL2904 (E-bus) oraz KL2904 (K-bus).
Dodatkowo dostępna jest grupa urządzeń umożliwiających współpracę z sieciami PROFIsafe. Podstawą jest sterownik EL6930 stanowiący przejście między protokołami TwinSAFE i PROFIsafe. Sterownik uzupełniają: moduł wejść cyfrowych EL1934 (cztery wejścia) oraz moduł wyjść cyfrowych EL2934 (cztery wyjścia).

Inną użyteczną grupą urządzeń działających w technologii TwinSAFE są karty bezpieczeństwa do serwonapędów. Karty AX5801-0000 i AX5805-0000 przeznaczone są do współpracy z serwonapędami z serii AX5xxx. W zależności od modelu zapewniają różne funkcjonalności od stopu awaryjnego do kontroli prędkości, przyspieszenia, pozycji i kierunku obrotu. Karty można wymieniać w dowolnym momencie. Każdy parametr pracy jest automatycznie pobierany ze sterownika w chwili włączenia.

Wszystkie urządzenia TwinSAFE są konfigurowane i programowane przy użyciu oprogramowania TwinCAT. Program jest wgrywany poprzez magistralę komunikacyjną do sterownika. Stamtąd pozostałe urządzenia pobierają odpowiednie parametry. Sterowniki TwinSAFE są wyposażone w specjalny mechanizm kopii bezpieczeństwa i przywracania danych. Dzięki temu nie jest konieczne używanie dodatkowych nośników informacji. W przypadku konieczności wymiany wadliwego terminala, system automatycznie wykrywa nowe urządzenie i wgrywa do niego odpowiedni program.

Do współpracy z urządzeniami TwinSafe przeznaczone są dwa programy: TwinSAFE Calculator i TwinSafe Configurator. Pierwszy z nich analizuje działające programy i wyznacza parametry bezpieczeństwa dla wszystkich pętli sterowania występujących w systemie. W ten sposób sprawdza się, czy osiągnięto zadany poziom bezpieczeństwa. TwinSAFE Configurator służy do ustawiania i konfigurowania systemów TwinSAFE.
Zintegrowane systemy firmy Beckhoff pozwalają na realizację zadań związanych z bezpieczeństwem w sposób kompleksowy, prosty i elastyczny. Ich ogromną zaletą jest także otwartość i modułowość – nieodzowne warunki uniwersalności. Opisane systemy znajdują bowiem zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu: od zabezpieczeń maszyn (np. w procesach obróbki drewna), poprzez zabezpieczenia przemysłowych procesów wytwórczych i opakowujących, aż po spełniające najbardziej restrykcyjne wymagania systemy zabezpieczeń w turbinach wiatrowych, windach, kolejkach linowych i technologiach medycznych.

BECKHOFF Automation Sp. z o.o.
ul. Ruczajowa 15, Żabieniec
05-500 Piaseczno
www.beckhoff.pl