Aktuální vydání

celé číslo

02

2021

Systémy pro řízení vodárenských sítí a ČOV

Hladinoměry

celé číslo

Novinky v nabídce bezpečnostních komponent společnosti Beckhoff

V loňském roce představila společnost Beckhoff několik nových bezpečnostních (safety) terminálů a boxů pro EtherCAT, které zákazníkům umožnily realizovat různé koncepce řízení v různých typech architektury bezpečnostních projektů. Kromě novinek spojených s bezpečnostními úlohami byla vydána aktualizace TwinCAT Build 4024. Danou aktualizaci zákazníci používají od poloviny roku 2019. Možnosti vývoje jsou natolik široké, že vývojáři nečekají s novinkami na další hlavní aktualizaci TwinCAT Build, ale řeší bezpečnostní úlohy v rámci dílčích verzí. Tím se k zákazníkům dostává několik nových funkcí a možností vývoje bezpečnostního projektu, na něž se zaměřuje tento článek.

 

Novinky Safety v TwinCAT 3.1 Build 4024

Před výčtem novinek je dobré zmínit několik základních vlastností, na které novinky navazují, aby byly zasazeny do správného kontextu. Základem pro inovace je nový bezpečnostní (safety) procesor EL6910 a na něj navazující funkce, které byly představeny už dříve při uvedení předchozí verze Build 4022. S terminály EL6910 je možné rozšířit bezpečnostní logiku také o analogové signály. Pro přenos analogových signálů je určen stejný bezpečnostní protokol jako pro ostatní bezpečnostní signály, tedy FSoE (FailSafe over EtherCAT). Zpracování analogových signálů je v bezpečnostních projektech 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 po úroveň bezpečnostních vlastností PL d nebo do úrovně funkční bezpečnosti SIL 2.

Obr. 1. Uživatelské funkční bloky bezpečnostních úloh je možné volat multiinstančně, bez nutnosti jejich neustálého kopírování

Základními novinkami z pohledu programování bezpečnostního projektu jsou uživatelské funkční bloky a jejich následné multiinstanční volání, dále zavedení globálního seznamu bezpečnostních proměnných pro jednodušší vícenásobné použití v projektech a možnost generování vlastní bezpečnostní knihovny uživatelských funkčních bloků. Zásadní novinkou je debugger, v němž je možné kompletně simulovat bezpečnostní logiku bez reálného hardwaru, tedy bez terminálů či boxů EtherCAT a připojeného bezpečnostního příslušenství, jako jsou bezpečnostní dveře, závory atd. Změnami prošla i funkce generování dokumentace popisující bezpečnostní projekt. Posledním ve výčtu novinek je nový průvodce TwinSAFE Application Guide, který jednak obsahuje několik nových příkladů, jednak dostal novou strukturu členění kapitol.

 

Uživatelské funkční bloky

Vytváření vlastních uživatelských funkčních bloků zvyšuje úroveň programátorské práce s bezpečnostními programy. Uživatelské funk­ční bloky rozšiřují seznam těch základních, které se dělí do dvou skupin: funkční bloky pro binární operace a pro číselné operace. Ustálené použití logiky a parametrů zapouzdřených do vlastního funkčního bloku, který je možné v bezpečnostním programu volat vícenásobně, zjednodušuje vývojovou práci (obr. 1). Získává se tak jistota, že při násobném kopírování nikdo neudělá chybu. To je základní a podstatný rozdíl mezi kopírováním celku a možností vícenásobného volání uživatelských funkčních bloků. Jednotlivé instance uživatelských funk­čních bloků je možné v online režimu také monitorovat. Konkrétní instanci lze jednoduše zvolit výběrem z rozbalovacího menu.

Obr. 2. Tvorba uživatelského bezpečnostního funkčního bloku označením skupiny jednodušších bloků a volbou „create“

Uživatelský funkční blok je možné vytvořit dvěma způsoby: buď se označí skupina funkčních bloků a po kliknutí pravým tlačítkem myši se vybere volba create (obr. 2), nebo se do složky UserFB vloží nový blok a do něj se naprogramuje daná logika včetně všech parametrů a deklarace vstupně-výstupních proměnných.

Z uživatelských funkčních bloků mohou programátoři generovat knihovny, které se využívají především pro snadný přenos know-how mezi jednotlivými projekty či stroji. Při vytvoření knihovny je možné určit, zda knihovna zůstane uzavřená, nebo otevřená pro online monitorování.

 

Globální seznam proměnných

Při potřebě vícenásobného použití bezpečnostních proměnných bylo dříve nutné zvolit funkční blok decoupler. Tato možnost zůstala zachována, nicméně nová možnost použití globálních proměnných je elegantní a přehledná. Využít ji lze např. pro tlačítka restart, kdy zpravidla jedno potvrzovací tlačítko obsluhuje několik nouzových zastavení. V praxi stačí při deklaraci globální proměnné navázat proměnnou na příslušný bezpečnostní vstup a dále vstupy funkčních bloků navazovat na danou globální proměnnou. Připomeňme, že jednotlivé typy proměnných jsou v bezpečnostních projektech barevně odděleny, což také výrazně zpřehlední, jak jsou proměnné použity.

 

Dokumentace k bezpečnostnímu projektu

Inovací rovněž prošla tvorba dokumentace bezpečnostních projektů. Generování dokumentace je součástí TwinCAT už dlouhá léta. Dokumentace je generována včetně interních odkazů, aby bylo možné jednoduše procházet od parametrizace terminálů EtherCAT po parametrizaci bezpečnostních funkčních bloků. Do dokumentace lze vložit logo zákazníka. Nově si zákazníci mohou určit, zda bude součástí dokumentace i výpis historie vývoje bezpečnostního projektu, pravidla nastavená pro správu uživatelů nebo nově i výpis konfigurace z Multisettings Tool.

Obr. 3. Bezpečnostní debugger lze jednoduše spustit v menu TwinSAFE vývojového prostředí TwinCAT

 

Konfigurační nástroj Multisettings Tool

V článku Novinky v nabídce bezpečnostních komponent firmy Beckhoff (Automa, roč. 2019, č. 6, str. 40 až 41, https://bit.ly/31Zn5to) byly popsány nové bezpečnostní terminály a boxy pro EtherCAT. Článek představoval různé architektury realizace bezpečnostních úloh, a to i v různých hardwarových provedeních. Jedna z architektur byla distribuované bezpečnostní řízení, „distributed control“, jejíž význam spočívá v rozložení bezpečnostní logiky mezi několik bezpečnostních procesorů např. u modulárních strojů. Obdobná situace nastává při použití bezpečnostních funkcí na servoměničích AX8000, kdy je bezpečnostní funkce polohy a pohybu (motion) zpracovávána lokálně, přímo servoměničem, pomocí distribuovaného bezpečnostního procesoru, který je součástí daného servoměniče. Při takové architektuře však nastává komplikace, je-li třeba nahrát bezpečnostní programy do všech procesorů naráz. K tomu se využívá funce multidownload. Na ni navazuje konfigurační nástroj Multisettings Tool, který rozšiřuje možnosti násobného nahrávání o další parametry, jež lze nakonfigurovat dopředu, uložit a následně opakovaně používat.

Obr. 4. Debugger umožňuje při simulaci testovat veškerou logiku v režimu run

 

Simulace bezpečnostní logiky

Hlavní novinkou je bezpečnostní debugger. Doposud, jestliže zákazníci potřebovali simulovat bezpečnostní projekty, museli použít simulátor EtherCAT a simulovat reálnou topologii sítě EtherCAT, včetně nastavení adres FSoE. A to bylo u velkých projektů časově náročné. Nyní je možné bezpečnostní program simulovat čistě off-line prostřednictvím zabudovaného bezpečnostního debuggeru. Ten lze jednoduše spustit v menu TwinSAFE vývojového prostředí TwinCAT (obr. 3). Nutnou podmínkou je validní bezpečnostní projekt. Potom je při simulaci možné testovat veškerou logiku v režimu run (obr. 4), popř. spouštět jen jednotlivé cykly bezpečnostního programu. Je zde připravena i možnost pause, a to proto, aby signály, které se v páru vzhledem k sobě navzájem časově kontrolují (diskrepance), mohly být zadány současně bez vyhlášení poruchy.

 

Průvodce TwinSAFE Application Guide

Základním dokumentem, který by zákazníci měli používat při práci na bezpečnostních projektech postavených na bezpečnostních komponentách firmy Beckhoff, je TwinSAFE Application Guide. Jde o dokument, který obsahuje toho času 42 vzorových řešení, která jsou doplněna příslušnými výpočty podle normy EN ISO 13849-1:2015, jimiž jsou tyto příklady validovány. 

(BECKHOFF Automation s. r. o.)

 

Odkazy:

TwinSAFE – Open and Scalable Safety Technology: https://www.beckhoff.com/twinsafe/

Application Guide TwinSAFE: https://download.beckhoff.com/download/Document/automation/twinsafe/applicationguidetwinsafeen.pdf

Beckhoff: New Automation Technology: https://www.beckhoff.cz