Sicherer Bus durchgängig

Sicherheitstechnik - Ein neuartiger AS-i-Master verbindet ASIsafe mit Profisafe und erleichtert den Aufbau von rein busbasierten Sicherheitslösungen.

02. August 2007

Das Aktor-Sensor-Interface (AS-i) als einfaches Bussystem auf der untersten Feldebene hat seit der Markteinführung im Jahre 1994 einen Siegeszug erlebt und ist heute mit insgesamt weit über 10 Millionen AS-i-Knoten im Einsatz. Seither wurde der Leistungsumfang von AS-i sukzessive erweitert und bietet heute deutlich mehr als eine günstige Alternative zur konventionellen Parallelverdrahtung.

Mit dafür verantwortlich ist nicht zuletzt die Erweiterung des Standards zur Spezifikation 3.0 gemäß dem internationalen Standard IEC 62026-2 aus dem Jahr 2004, die vollständig kompatibel ist zur bisherigen Spec 2.1, sodass sich beispielsweise analoge Signale in der Steuerung genauso einfach auswerten lassen wie digitale.

Ebenso wichtig ist allerdings, dass sich bei der zyklischen, deterministischen Datenübertragung auch Daten beliebigen Umfangs azyklisch und bidirektional mit einer Geschwindigkeit von 50 Bit/s zwischen Master und Slave austauschen lassen und die flexible gelbe Zwei­drahtleitung außer den ­Daten auch die Energie für die angeschlossen Sensoren liefert und dabei zugleich sehr robust ist gegenüber elektromagnetischen Einstrahlungen.

Eine wesentliche Erweiterung erhielt AS-i durch das Protokoll ASIsafe, mit dem sich auch komplexe Sicherheitskonzepte sehr einfach umsetzen lassen. Mit diesem Protokoll sind Anwender in der Lage, sicherheitsrelevante Anwendungen bis zur Kategorie 4 gemäß EN 954-1 bzw. Safety Integrity Level 3 (SIL3) nach IEC 61508 aufzubauen.

Gerätehersteller wie Siemens erweitern deshalb systematisch ihr Angebot an passenden Produkten vom fehlersicheren Sensor bis zur fehlersicheren CPU (F-CPU) und ermöglichen damit eine einheitliche und durchgängige Kommunikation von Geräten zur Automatisierung auch auf dem Gebiet der Sicherheitstechnik.

Busfahrt ohne Umsteigen

Ein zusätzliches Signal für den vereinfachten und damit kostengünstigen Einsatz von ASIsafe setzt der neue AS-i-Master DP/AS-i F-Link, den Siemens Ende 2006 vorgestellt hat. Diese Weltneuheit kombiniert die Funktionen des bislang verwendeten DP/AS-i Link und des ­bekannten AS-i-Sicherheitsmonitors und übernimmt zudem die Übertragung von ASIsafe-­Daten ins Profisafe-Telegramm. Damit verbindet das Gerät direkt beide Bussysteme für ­sicherheitsgerichtete Anwendungen und vereinfacht somit den Aufbau einer rein busbasierten Sicherheitstechnik erheblich. Die rein busbasierte Sicherheitstechnik empfiehlt sich immer dann zum Einsatz, wenn es darum geht, mehrere Sicherheitsschaltgeräte oder Sicherheitssensoren in die Steuerung einzubinden und zudem noch unterschiedliche Abschaltkreise zu definieren.

DP/AS-i F-Link ermöglicht damit nun auch in der Sicherheitstechnik eine einfache Durchgängigkeit von der Steuerungsebene bis zum Sensor, wie sie bei Standardsignalen längst genutzt wird. ASIsafe verhält sich dabei wie ein in die unterste Feldebene verlängerter Profi­safe-Bus, also wie ein »sicherer IP 67-Signalsammler« im Feld.

Ein weiterer entscheidender Punkt für die vielfältige Nutzung von ASIsafe ist die vereinfachte Bedienung. So lassen sich beim Einsatz von DP/ASi F-Link alle Slaves direkt von der Steuerungsebene aus über die Programmiersoftware Step7 parametrieren und die entsprechenden Abschaltkreise programmieren, wenn dazu die Siemens-Steuerung Simatic S7 oder Sinumerik verwendet wird. Bisher mussten Anwender beim Einsatz von Sicherheitsmonitoren für eine komplexe Sicherheitskette mit unterschiedlichen Abschaltroutinen für jeden Sicherheitsmonitor mit einem speziellen Software-Tool ein eigenes Programm erstellen und per Punkt-zu-Punkt-Verbindung hineinladen.

Innerhalb der Programmiersoftware Step7 erscheint das neue DP/AS-i F-Link als DP-Slave im Slave-Auswahldialog des Hardwarekofigurators. Da sämtliche Daten der AS-i-Slaves bereits im Objektmanager von Step7 vorliegen, müssen dabei keine Gerätestammdaten geladen werden. Seit der Version 5.4 ermöglicht Step7 zudem die Aktualisierung der Gerätedaten online über das Internet. Dazu werden sämtliche AS-i-Slaves in einer Datenbank gehalten und wie von DP-Slaves her gewohnt übersichtlich in einer Katalogstruktur angezeigt.

Beim Einsatz des DP/AS-i F-Link bietet der »Eigenschaften«-Dialog zusätzlich den Menüpunkt »ASIsafe«; die Auswahl der Inhalte bzw. der Parameter erfolgt ähnlich wie beim Arbeiten mit Profisafe, indem den Teilnehmern lediglich die gewünschte Sicherheitsfunktion zugewiesen wird.

Für Steuerungstechniker, die bereits Erfahrung mit Profisafe besitzen, erweitern sich damit die Möglichkeiten ohne zusätzlichen Lernaufwand. Die Programmierung der gewünschten Abschaltkreise und -routinen erfolgt wie gewohnt an zentraler Stelle über Step7 Distributed Safety in den Sprachen

F-KOP oder F-FUP. Zahlreiche TÜV-zertifizierte Funktionsbausteine bieten dabei Unterstützung.

Schnittstellenfreie Diagnose

Mit dem neuen DP/AS-i F-Link erhält ASIsafe zudem noch erweiterte Diagnosemöglichkeiten. Fällt beispielsweise ein AS-i-Slave aus, wird er - gewissermaßen schnittstellenfrei - im Diagnosepuffer der F-CPU mit seiner Adresse angezeigt. Die Möglichkeit zur Überwachung beschränkt sich dabei nicht nur auf die fehlersichere F-CPU oder F-CNC innerhalb des Profibus, sondern kann auch auf unterschiedliche Weisen über Industrial Ethernet erfolgen.

Neben der auf die AS-i-Ebene begrenzten Sicherheitslösung mit Sicherheitsmonitoren (ASIsafe solution local) für einfache Absicherungen in Maschinen und Anlagen bietet das DP/AS-i F-Link also einen ebenso komfortablen Weg für den Aufbau komplexer Safety-Applikationen (ASIsafe solution PROFIsafe) mit rein busbasierter Sicherheitstechnik.

Insgesamt vereinfacht die Durchgängigkeit von Profisafe zu ASIsafe die Sicherheitslösungen spürbar. Erste Anwendungsfälle in Werkzeugmaschinen haben bewiesen, wie vorteilhaft eine solche Durchgängigkeit sein kann. Die nächsten Jahre werden zeigen, wie viele weitere Anwender davon profitieren können.

Maximilian Korff, Marion Kase,

Siemens A& /bt

Erschienen in Ausgabe: DIGEST/2007