ASi-5 Safety

Es existiert bereits eine Vielzahl von sicheren Steuerungen und Lösungen, dasselbe gilt aber leider auch für die verwendeten funktional sicheren Protokolle und den Feldbus an sich.

Die Feldbusunabhängigkeit ist schon immer eine große Stärke von ASi und ASi Safety. Es gibt Gateways zu fast allen relevanten Feldbussen und sicheren Protokollen. Damit wird die Systemarchitektur auf der E/A Ebene vollkommen unabhängig von der verwendeten Steuerung – und kann so über alle Applikationen vereinheitlicht werden.

Dieser Vorteil gilt natürlich auch für ASi-5 Safety. Wie schon bei der Einführung von ASi-5 im Standardbereich eröffnen sich auch mit ASi-5 Safety viele neue Optionen. Die höhere Datenbreite und erweiterten Diagnose- und Parametriermöglichkeiten sind ideal für Ressourcen-intensivere Applikationen. Perspektivisch wird sich z. B. IO-Link Safety umsetzen lassen.

ASi-5 Safety war von Anfang an ein integraler Bestandteil von ASi-5: Beide nutzen die gleiche Kommunikationstechnologie, bei ASi-5 Safety Modulen kommt lediglich die normativ geforderte Sicherung der Daten dazu – und zwar mit einer zusätzlichen Prüfsumme. Damit ist die Übertragung dieser Signale funktional sicher bis SIL 3 /PLe. Das ist immer dann wichtig, wenn Normen eine solche funktionale Sicherheit zum Schutz von Mensch und Umwelt fordern.

ASi-5 Safety wurde - wie schon ASi-3 Safety-at-work – gemäß geltender Normen für die funktionale Sicherheit wieder extern geprüft und zertifiziert. Auch das für ASi-5 Safety genutzte Verfahren erreicht erneut ein Performance Level bis zu PLe nach ISO 13849-1, bzw. ein Safety Integrity Level bis zu SIL3 nach IEC 61508/62061.

Selbstverständlich lassen sich auch Standard-Sensoren an ASi-5 Safety Module anschließen. Bei vielen Modulen können dazu sogar Anschlüsse umkonfiguriert werden, sodass das Signal des Standard-Sensors nur über das Standard-Protokoll übertragen wird. Dies spart insbesondere bei ASi-3 Safety Modulen Kommunikations-Ressourcen wie Adressen und Bandbreite.

Ein zusätzlicher Vorteil von ASi-5 Safety ist, dass unter einer einzigen Adresse viele sichere und Standard-Signale angeschlossen und übertragen werden können. Das spart Ressourcen und vor allem Kosten.

Cyber-Security ist aktueller denn je. Im industriellen Umfeld gewinnen vor allem die Prozess- und Produktionsstabilität zunehmend an Bedeutung.

ASi-5 Safety ist systembedingt nahezu abhörsicher, wie auch die Standard ASi-5 Kommunikation. Der Grund hierfür: Durch die Datenübertragung mittels OFDM bei dynamischer Frequenzzuweisung ist das Mitschneiden der ausgetauschten Nachrichten sehr aufwendig. Benötigt wird dazu nämlich der gesamte Kontext des Verbindungsaufbaus zwischen ASi Master und ASi Teilnehmer. Zudem ist eine genaue Synchronisierung der Taktfrequenzen, wie sie zwischen ASi Master und ASi Teilnehmer gemäß ASi-5 Protokoll stattfindet, erforderlich.

Die Cyber-Sicherheit wird auch durch die Tatsache erhöht, dass durch das Gateway ein Logikbruch zwischen TCP/IP und ASi-5 und ASi-5 Safety erfolgt. Hohe Sicherheitsanforderungen müssen somit nur noch an den ASi-5 Master gestellt werden, der die Verbindung zu TCP/IP herstellt. ASi-5 Module sind dagegen sicherheitstechnisch sehr viel unproblematischer, da sie nicht in TCP/IP Netze kommunizieren können. Die für die Netzwerksicherheit Verantwortlichen können sich somit auf deutlich weniger Geräte konzentrieren und diese sorgfältiger prüfen.

Wie ASi, zeichnet sich auch ASi-5 Safety durch maximale Stabilität und Verfügbarkeit aus. Defekte Master lassen sich folglich einfach und unkompliziert austauschen: Das Austauschgerät wird automatisch durch das Backup im ASi Master adressiert und parametriert – und zwar genauso wie das Originalgerät. Nur bei ASi-5 Safety Modulen ist es zudem erforderlich, den Austausch am Master zu bestätigen.

ASi-5 Safety ist sehr flexibel: je nach Profil und Anwendungsfall können 1 bis 64 sichere und zusätzlich weitere Standard Prozessdaten, jeweils bidirektional, mit einem Modul ausgetauscht werden. Dabei sind Zykluszeiten von bis zu 1,27 ms erreichbar – für jeweils bis zu 16 sichere Ein- und 16 sichere Ausgänge. Verfügbare Diagnosen und azyklische Dienste haben keinen Einfluss auf die Zykluszeiten.

ASi-5 Safety kann als integraler Bestandteil von ASi-5 sichere und Standard-Daten gemeinsam übertragen. Hierfür stehen zyklisch bis zu 32 Bytes zur Verfügung. Die sicheren Daten verfügen dabei immer über eine 1 Byte lange Prüfsumme, die eine sichere Kommunikation bis zu SIL3/PLe ermöglicht. Wie bei reinen ASi-5 Standard-Modulen gibt es zudem einen Diagnose- und einen azyklischen Kanal. Dadurch können auch ASi-5 Safety Module im Falle eines Events detaillierte Diagnosemeldungen übermitteln. Zusätzlich steht noch eine performante Methode zur Verfügung, um bei Bedarf zusätzliche Informationen auszulesen – z. B. für predictive maintainance o. ä. Anwendungen.

ASi-5 Safety verfügt über die gleichen Mechanismen wie alle anderen ASi-5 Module. Somit stehen zyklische Daten sowie ein Event-basierter Diagnosekanal und ein azyklischer Kanal zum Auslesen zahlreicher Indizes zur Verfügung. Diese Indizes decken ein breites Spektrum an Informationen ab: Hersteller, Modellname, die ASi ID zur eindeutigen Identifizierung, Modultemperatur, gemessene Ströme oder ein Betriebsstundenzähler, um nur einige wenige zu nennen. Über OPC UA können diese Information zur Auswertung in die IT übermittelt werden.

Mit ASi-5 Safety lassen sich viele sichere und nicht-sichere Signale unter nur einer Adresse nutzen. Dadurch können in Applikationen mit mehreren Signalen erhebliche Kosten eingespart werden. Auch mit ASi-3 Safety sind Module mit vielen Signalen möglich. Dann belegt aber jedes sichere Signal eine separate Adresse. Wie mit ASi-5 können auch mit ASi-5 Safety viel mehr Daten pro Master verarbeitet und dadurch Anschlusskosten stark reduziert werden – und zwar durch die deutlich höhere Datenbandbreite pro Adresse. Beispielsweise stehen mit dem ASi-5 Safety Modul BWU4210 insgesamt 2 x 2-kanalig sichere Eingänge und zusätzlich 12 I/Os unter nur einer ASi-5 Adresse zur Verfügung. Mit ASi-3 belegt dieselbe Datenmenge dagegen 2 Single und 3 A/B Adressen.

ASi-5 ist aber nicht in jedem Fall vorteilhaft. Bei einem einfachen Not-Halt mit einem 2-kanaligen sicheren Eingang wird auch bei ASi-3 Safety nur eine Adresse belegt – und das zu geringeren Kosten. Beide Technologien werden daher künftig parallel zum Einsatz kommen.

ASi-5 und ASi-3 arbeiten unabhängig und parallel auf derselben Zweidrahtleitung mit derselben Elektromechanik. Um beide Protokolle in einer Installation zu nutzen, ist nur ein Gateway mit kombiniertem ASi-5/ASi-3 Master erforderlich. Dasselbe gilt für ASi-5 Safety und ASi-3 Safety – man benötigt lediglich ein Gateway mit kombiniertem Master und kombiniertem ASi-5/ASi-3 Sicherheitsmonitor. Im einfachsten Fall ist es also möglich, in einer bestehenden Anlage mit ASi-3 Safety nur das Gateway zu tauschen. Die Anlage lässt sich dann unverändert weiter betreiben und ASi-5 Safety Module können bei Bedarf einfach ergänzt werden.