Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Novinky v nabídce bezpečnostních komponent firmy Beckhoff

Během posledních měsíců bylo uvedeno na trh několik nových bezpečnostních terminálů a modulů EtherCAT Box. Díky těmto novinkám získávají zákazníci možnost zpracovávat bezpečnostní projekty podle různých typů architektury. Modularita je z uživatelského hlediska důležitá a výhodná. Lze tak realizovat širokou škálu bezpečnostních projektů: od samostatných bezpečnostních obvodů bez TwinCAT Runtime přes kompaktní a tradiční centralizované systémy s jedním procesorem a skupinou vstupně-výstupních bezpečnostních terminálů až po distribuované řízení, kdy je bezpečnostní logika rozprostřena do více komponent a je možné předzpracování signálů a oddělené řízení dílčích bezpečnostních subsystémů větších systémů. 

Koncepce bezpečnostních systémů

Důležitá je skutečnost, že zde uvedené bezpečnostní komponenty nejsou nikdy vyhrazeny pouze jednomu typu architektury. Například samostatně stojící procesor může být použit také jako základ kompaktního řídicího systému nebo jako součást distribuovaného řízení. Bez ohledu na zvolenou architekturu jsou všechny komponenty certifikovány podle EN ISO 13849-1:2015 pro zapojení kategorie 4 a úroveň bezpečnosti PL e, popř. podle EN 61508:2010 pro SIL 3. 

Samostatné bezpečnostní moduly

Samostatné bezpečnostní moduly, označované stand-alone, umožňují řídit jednotlivé bezpečnostní obvody bez TwinCAT Runtime a funkce EtherCAT master. K dříve známému modulu EK1960 (IP20) přibyl nový, EP1957 (obr. 2) s krytím IP67. Jeho součástí je bezpečnostní procesor, osm bezpečnostních digitálních vstupů a čtyři bezpečnostní digitální výstupy. 

Kompaktní bezpečnostní systémy

Kompaktní bezpečnostní systémy, compact control, jsou určené pro menší bezpečnostní úlohy, v nichž je možné kompletní bezpečnostní funkce zajistit i s omezeným počtem vstupních a výstupních bezpečnostních signálů, a bezpečnostní systém je součástí řídicího systému využívajícího TwinCAT. Takovou úlohu lze realizovat několika způsoby: pomocí samostatného bezpečnostního modulu EP1957 nebo ekvivalentního terminálového provedení do rozváděče EL1957 či plug-in modulu EJ1957 a nebo pomocí terminálu EL2911. Stejně tak lze využít modul EK1960 v kompaktním provedení s dvaceti bezpečnostními digitálními vstupy a 24 digitálními bezpečnostními výstupy. 

Centralizované bezpečnostní systémy

Základem centralizovaných bezpečnostních systémů, centralized control, jsou výkonné bezpečnostní procesory v podobě terminálů EL6910 (popř. EL6900, EL6930). Vstupně-výstupní signály jsou do procesoru přenášeny pomocí protokolu FSoE (Fail Safe over EtherCAT) a v celkovém součtu to mohou být stovky komponent, jako jsou hřibová tlačítka nouzového zastavení, dveřní zámky, světelné závory atd. 

Distribuované bezpečnostní systémy

Význam distribuovaných bezpečnostních systémů (distributed control) spočívá v rozložení bezpečnostní logiky mezi několik bezpečnostních procesorů. Této koncepci napomáhá skutečnost, že všechny nové bezpečnostní vstupní i výstupní komponenty obsahují i svůj bezpečnostní procesor. Procesory mohou v prostředí TwinCAT Runtime komunikovat, takže lze využít předzpracování vstupních signálů či lokálně ovládat bezpečnostní výstupy (např. bezpečnostní ovládání zamykacích dveřních zámků). 

Novinky v oblasti bezpečnostních systémů spojené s TwinCAT 3.1 Build 4024

Nejdůležitějším přínosem v oblasti bezpečnosti je pro zákazníky možnost vytvářet vlastní funkční bloky. Seznam dostupných funkčních bloků je daný systémem, ale používá-li zákazník jejich kombinace a nastavení opakovaně, může si vytvořit vlastní funkční blok a ten opakovaně používat v mnoha instancích. Online monitorování je přitom podporováno i pro jednotlivé instance. V bezpečnostním systému, jenž je v prostředí TwinCAT vytvořen jako projekt, je možné definovat seznam Global Variable List pro definici globálních proměnných přesahující podsystémy TwinSAFE (TwinSAFE Group). Snadnější orientaci v bezpečnostním projektu pomůže barevné odlišení podle typu mapování použitých proměnných. 

Změny v bezpečnostních systémech spojené s verzí TwinCAT 3.1 Build 4022

Za připomenutí stojí několik základních inovací, které byly představeny při uvedení předchozí verze TwinCAT 3. S terminálem EL6910 vstupují do bezpečnostních systémů Beckhoff také analogové signály. K přenosu analogových signálů se využívá stejný bezpečnostní protokol jako pro ostatní bezpečnostní signály, tedy FSoE. Zpracování analogových signálů je v bezpečnostních systémech podpořeno novými funkčními bloky. S analogovými hodnotami lze provádět aritmetické operace, porovnávat je mezi sebou, kontrolovat limitní hodnoty atd. Použití analogových signálů pro bezpečnostní funkce pokrývá rizika ohodnocená pro úroveň bezpečnosti strojů PL d nebo pro úroveň funk­ční bezpečnosti SIL 2.

Další důležitou novinkou je zavedení nového modulu Safety PLC do prostředí TwinCAT Runtime. Bezpečnostní úlohy jsou zpracovávány v real-time části projektu vytvořeného v prostředí TwinCAT a lze je navázat na krátké doby cyklu reálného času se zpracováním v řádu stovek mikrosekund. V takovém případě se nepoužívá žádný hardwarový bezpečnostní procesor. 

Bezpečnostní terminál EL1918

Nových bezpečnostních terminálů (modulů se svorkami určených pro montáž do rozváděče) je hned několik. Za pozornost rovněž stojí osmikanálový vstupní terminál, který zachovává tradiční šířku terminálů – 12 mm. Mezi vnitřními parametry terminálu je i maximální doba přerušení pro signály OSSD. 

Bezpečnostní terminál EL2911

Terminál spadá do skupiny výstupních terminálů, nicméně má i čtyři digitální bezpečnostní vstupy a bezpečnostní procesor a může ovládat zátěž až 10 A při 24 V DC. Terminál tedy poslouží jako kompaktní řešení pro menší bezpečnostní úlohy, kde nahradí sestavu vstupního i výstupního terminálu a bezpečnostního procesoru. Protože je bezpečnostní výstup dimenzovaný na 10 A, není třeba zátěž odpínat pomocí stykačů a napájení oddělovat napájecím terminálem. Funkce procesoru nemusí být nutně použita a terminál je možné využít jako standardní výstupní bezpečnostní terminál s možností ovládat zátěž do 10 A.  

(BECKHOFF Automation s. r. o.)

Obr. 1. Nová architektura bezpečnostních systémů

Obr. 2. Bezpečnostní modul EP1957