TwinSAFE – otwarta i skalowalna technologia zabezpieczeń

Obecnie zaawansowane technologie w zakresie systemów bezpieczeństwa oferują wiele udogodnień, takich jak elastyczność, łatwa obsługa, zaawansowane funkcje diagnostyczne i redukcja ilości wymaganego okablowania. W popularnych rozwiązaniach oddzielny system bezpieczeństwa jest realizowany równolegle do systemu automatyki. Rozwiązanie TwinSAFE firmy Beckhoff idzie o krok dalej, integrując funkcje bezpieczeństwa z istniejącą architekturą sterowania.

System automatyki, reagujący na wystąpienie błędów i informujący o nich, projektowany jest tak, aby dostosować instalację do znormalizowanych wymogów wyznaczanych przez jednostki certyfikacyjne. W szczególnie wrażliwych systemach urządzenia muszą działać praktycznie bezawaryjnie. Jednym z podstawowych założeń jest zapewnienie odpowiedniego poziomu nienaruszalności bezpieczeństwa (ang. Safety Integrity Level – SIL), definiowany wartością liczby prawidłowych zadziałań urządzenia do wystąpienia błędu. Poziom ten określony jest zarówno w przypadku pracy na żądanie, jak i w przypadku pracy ciągłej, a jego wytyczne określa norma IEC 61508-1. Ponadto wymogi bezpieczeństwa obejmują instalację i obsługę dodatkowych urządzeń, takich jak bariery świetlne czy kurtyny bezpieczeństwa. Stworzenie dodatkowego systemu zajmującego się monitoringiem sytuacji awaryjnych, działającego równolegle do systemu automatyki wiąże się z dużym nakładem kosztów na dodatkowe urządzenia peryferyjne i okablowanie.

TwinSAFE z firmy Beckhoff pozwala na łatwą integrację systemu sterowania z systemem bezpieczeństwa. Od poziomu polowego do poziomu zarządzania zarówno odpowiednie elementy, takie jak terminale we/wy, sterowniki PLC czy serwonapędy, jak i oprogramowanie są wyposażone w funkcje pozwalające zaprojektować system równocześnie realizujący obydwa zadania. Taki zintegrowany system jest konfigurowany i nadzorowany z poziomu środowiska TwinCAT, co znacznie ułatwia jego zarządzanie.

W celu usprawnienia wymiany danych i wykorzystania jednego medium transmisyjnego tak, aby ograniczyć ilość wymaganego okablowania, został opracowany specjalny protokół wymiany danych FSoE (ang. Fail Safe over EtherCAT) pozwalający na równoczesne wysyłanie pomiędzy urządzeniami w sieci komunikatów dotyczących sterowania i funkcji bezpieczeństwa. Komunikacja zachodzi w czasie rzeczywistym, z wykorzystaniem opracowanego przez firmę Beckhoff standardu EtherCAT. W powyższym protokole zawarto mechanizmy zabezpieczenia danych przed następującymi zagrożeniami: powtarzalność danych, utrata danych, wtrącenia, nieprawidłowa sekwencja danych, błędne dane, opóźnienia, sprzęgnięcia istotnych i nieistotnych danych dla systemu bezpieczeństwa, błędne adresowanie. Takie rozwiązanie gwarantuje automatyczne wykrywanie i eliminowanie awarii (ang. fail-safe control). Protokół FSoE spełnia wymagania SIL 3 i nadaje się do typowych zastosowań przemysłowych automatyki.

Firma Beckhoff dostarcza specjalne moduły TwinSAFE, które obsługują odpowiednio: wejścia cyfrowe (seria KL19xx), wyjścia cyfrowe (KL29xx) oraz moduł KL6900 (TwinSAFE Logic Bus Terminal) realizujący funkcje interfejsu systemu bezpieczeństwa dla urządzeń systemu automatyki. W aplikacjach małej i średniej wielkości nie jest wymagane stosowanie specjalnych terminali we/wy. W takim przypadku firma Bechoff dostarcza standardowe sterowniki PLC (serii BC i BX), wymieniające dane z systemem bezpieczeństwa przez moduł sprzęgający KL6900. Sterowniki mogą być wykonane w technologii embedded (seria CX). Wymienione moduły KL19xx, KL12xx, KL6900 mogą być dołączone do dowolnej magistrali przemysłowej. Dzięki temu nie jest konieczna wymiana okablowania czy interfejsu sieciowego. Bardziej złożone systemy automatyki mogą wymagać specjalizowanego sterownika PLC, z wbudowanymi funkcjami bezpieczeństwa. W takim przypadku firma Beckhoff dostarcza specjalny kompaktowy sterownik EL6900 TwinSAFE PLC
Transmisja danych w systemie TwinSAFE może być realizowana z wykorzystaniem różnych sieci przemysłowych, jeśli tylko zastosowane są odpowiednie urządzenia sprzęgające (ang. Bus Coupler). Jest to istotne udogodnienie, które pozwala na wymianę danych między układami sterowania realizowanymi w różnych standardach.

Wszystkie parametry magistrali zrealizowanej w technologii TwinSAFE mogą być edytowane i wyświetlane w programie TwinCAT do zarządzania zaprojektowanym systemem automatyki. Elementy podsystemu bezpieczeństwa są w nim widoczne jako odpowiednie certyfikowane bloki funkcyjne, które spełniają ścisłe normy. W systemie opartym na TwinSAFE zadbano o zabezpieczenie aplikacji hasłem. W nowej wersji oprogramowania TwinCAT v 3.0 umożliwiono projektowanie własnych rozbudowanych systemów bezpieczeństwa, a dostęp do poszczególnych funkcji jest możliwy zarówno za pomocą dobrze znanych bloków funkcyjnych, jak i poprzez odpowiednie funkcje zaimplementowane w języku C++.

Nowatorskie podejście firmy Beckhoff – twórcy technologii PC Control – do problemów współczesnej automatyki także w przypadku systemu zabezpieczeń zaowocowało niestandardowym, skutecznym rozwiązaniem.

www.beckhoff.pl