Inhaltsverzeichnis
1. Klassische sichere Automatisierung und IO-Link
2. Wie arbeitet IO-Link Safety?
3. Wie sieht es aus mit der Integration?
4. Welche Entwicklungsunterstützung gibt es?
5. Test, Assessment und Zertifizierung sind geregelt
6. Gibt es verfügbare Geräte?
Die zuständige Arbeitsgruppe hat sich seither hauptsächlich mit der Klärung von Fragen zu Test und Zertifizierung und mit der Planung von Entwicklungsunterstützung durch Workshops und Schulung beschäftigt. Auch die internationale Standardisierung in der IEC wurde gestartet und vorangetrieben.
Klassische sichere Automatisierung und IO-Link
Zum besseren Verständnis seien die Technik von IO-Link Safety und einige wichtige Vorzüge hier kurz vorgestellt. Ausgangspunkt soll die klassische Anbindung von einfachen Sicherheitsgeräten an Remote-I/O am Feldbus mit einem funktional sicheren Kommunikationsprofil (FSCP) sein. Je nach Typ des Sensors oder Aktors wird ein FS-AE (Analogeingang), FS-AA (Analogausgang), FS-DE (Digitaleingang) oder FS-DA (Digitalausgang) benötigt, um moderne Sicherheitslösungen realisieren zu können. Wie bereits bei Basis-IO-Link, wird mit IO-Link Safety die Vielfalt der E/A-Module auf einen Typ, den FS-Master reduziert. Insbesondere bei kompakten Remote-I/O ist die beliebige Anschlussmöglichkeit von nicht-sicherheitsbezogenen und beliebigen sicherheitsbezogenen Ein-/Ausgabegeräten oder Mechatronikeinheiten eine große Erleichterung. Bisher war die funktionale Sicherheit in der Automatisierung geprägt durch Abschaltfunktionen wie Not-Aus oder Not-Halt und entsprechende binäre Sensoren wie Taster, Lichtgitter, Laserscanner sind weit verbreitet. Mit IO-Link Safety ist es möglich, auch analoge Messungen einfach und sicher zu erfassen und die Sicherheitssteuerung entscheiden zu lassen, ob sicher abgeschaltet/angehalten werden muss, oder kollaborativ weitergearbeitet werden kann.
Wie arbeitet IO-Link Safety?
Prinzipiell arbeitet IO-Link Safety wie die meisten FSCP nach dem Black-Channel-Prinzip. Eine zusätzliche funktional sichere Kommunikationsschicht auf IO-Link sorgt für sichere Datenübertragung. Diese Schicht kann bei IO-Link sehr einfach gehalten werden, weil es nur Punkt-zu-Punkt-Verbindungen gibt. Jeweils ein universelles FS-Device mit IO-Link Safety passt zu allen FSCPs, sofern es mindestens einen FS-Master für diesen FSCP x gibt. Da es in der Regel spezialisierte Hersteller sind, die sich mit IO-Link-Mastern an bestimmten Feldbussen befassen, ist es naheliegend für diese Spezialisten, sich der FS-Master-Variante zu widmen. Die FS-Device-Hersteller können sich auf die Sicherheitsaufgabe der Geräte konzentrieren.
Ähnlich wie bei IO-Link mit dem Übergang vom sogenannten SIO-Modus (Schaltbetrieb) gibt es auch bei IO-Link Safety eine Migra-tionsstrategie vom redundanten Schaltbetrieb zur funktional sicheren Kommunikation. Sichere Abschalt-Sensoren werden auch OSSD genannt (Output Switching Sensing Device). IO-Link Safety hat sich dafür entschieden, die Vielzahl an existierenden OSSD-Lösungen auf einen im Positionspapier CB24I des ZVEI definierten Typ C und Klasse 1 einzuschränken, der eine große Zahl von Fällen am Markt abdeckt. Die Lösung wird mit OSSDe bezeichnet. Das redundante OSSDe-Signal ist bei IO-Link Safety auf den Pin 2 des M12-Steckers gelegt. Diese Belegung ist konform zu den Festlegungen der Automatisierungsinitiative der deutschen Automobilindustrie (AIDA). Die vielen bekannten Eigenschaften von IO-Link bietet auch IO-Link Safety.
Wie sieht es aus mit der Integration?
Die Integrationsspezifikation von IO-Link in Profinet ist kurz vor der Verabschiedung. Sie dient als Anregung und Vorbild für Integrationen in andere Feldbusse und wird um die Integration von IO-Link Safety erweitert. Hierzu gibt es bereits ein White Paper auf der IO-Link-Webseite mit grundsätzlichen Überlegungen. Bild 3 zeigt die obersten Schichten eines Masters, in diesem Fall die eines FS-Masters, bestehend aus dem Konfigurationsmanager, der Parameterdatenhaltung, dem azyklischen Datenaustausch, der Diagnoseeinheit und des zyklischen Prozessdatenaustauschs. IO-Link Safety hat das Standard-SMI erweitert; so z.B. beim Konfigurationsmanager wegen der sicheren Parameter. Eine Spezialität bildet der Splitter/Composer beim zyklischen Prozessdatenaustausch. Hier erfolgt die Abspaltung der Safety-PDU von den nicht-sicherheitsbezogenen Prozessdaten in einer empfangenen IO-Link-Nachricht bzw. die Zusammensetzung vor dem Versand. SMI ist für IO-Link Safety von essenzieller Bedeutung. Durch die detaillierten Festlegungen des SMI beim FS-Master können die Sicherheitsbeurteilungen von der Implementierungsebene auf die Spezifikationsebene verlegt werden.
Welche Entwicklungsunterstützung gibt es?
Die IO-Link Community muss nicht dafür sorgen, dass ein Development Kit für IO-Link Safety entwickelt wird. Es ist üblich, dass bestimmte Mitgliedsfirmen, sogenannte Technology-Provider, bereits in der Designphase eines Gerätes beratend tätig sind und Produkte anbieten. Manche stellen für die Entwicklungsphase rein funktionale Produkte (Pseudo-FS-Master mit Tool bzw. Pseudo-FS-Device) als „Gegenspieler“ zum eigenen zu entwickelnden FS-Device oder FS-Master zur Verfügung. Die Entwickler hängen somit nicht von der Verfügbarkeit zertifizierter Geräte als „Gegenspieler“ ab.
Manche bieten vorzertifizierte Safety-Communication-Layer-Stacks für das IO-Link-Safety-Protokoll an und ersparen dem Entwickler somit diesen Teil einer Entwicklung und einer Sicherheitsprüfung durch eine Prüfstelle. Ein Designer oder Entwickler kann sich voll und ganz auf seine eigentliche Sicherheitsgerätetechnologie konzentrieren. Die Test-Spezifikation V1.0 von IO-Link Safety enthält die nach wissenschaftlichen Gesichtspunkten entwickelten Test-Scripts für den FS-Device- als auch für den FS-Master-Kommunikationstest. Manche Technology-Provider können daher FS-Device-Erweiterungen für vorhandene Device-Tester anbieten, bzw. neue FS-Master-Tester, die auf die neue SMI-Schnittstelle aufsetzen.
Test, Assessment und Zertifizierung sind geregelt
Verfügbarkeit ist die notwendige Voraussetzung für funktionale Sicherheit (FS). Entsprechend gibt es bestimmte EMV-Normen und auch Normen für die elektrische Sicherheit, die zu erfüllen sind. Diese können generisch, sektorbezogen oder produktspezifisch sein. Auch die zugrundeliegende Übertragungseinrichtung IO-Link als Black Channel zählt zu diesem Teil. Hier werden die Interoperabilität und Konformität zu IO-Link nach den Regeln der IO-Link Community geprüft. In der Regel können die üblichen Tester mit geringen Modifikationen eingesetzt werden. Entwickler können die angebotenen FS-Device-Tester in der Entwickungsphase verwenden und sich damit weitgehend vor Überraschungen bei der Sicherheitsprüfung schützen. Von der IO-Link Community und von einer Prüfstelle auditierte IO-Link-Testzentren führen diese Tests durch.
Gibt es verfügbare Geräte?
Die Planungen der IO-Link Community zur SPS-Messe 2019 haben gezeigt, dass es bereits erste Geräte gibt, unter anderem einen FS-Master. Mehrere Technology-Provider werden Produkte und Services zur Entwicklung von FS-Master und FS-Device zeigen. ge
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