téma OpenSafety – stejné bezpečí pro všechny Bezpečnostní komunikační protokol OpenSafety je první zcela otevřený protokol pro Výrobci strojů a zařízení ale profitují z in- přenos dat spjatých s funkční bezpečností vhodný pro všechny oblasti průmyslové au- tegrovaných a rychlých bezpečnostních systé- tomatizace. V článku jsou uvedeny důvody vzniku, základní vlastnosti a přednosti toho- mů i jinak. Rychle reagující systém umožňu- to univerzálního protokolu. je reagovat na nebezpečné situace později či používat větší provozní rychlosti. Zjednodu- Trend v systémech zajišťujících funkční výrobců strojů a zařízení je nuceno vybavo- šeně řečeno, rychlý systém pohyb bezpečně vat své výrobky řídicími systémy podle přání „ubrzdí“ z větší rychlosti za stejnou dobu jako bezpečnost svých odběratelů. Pokud jde jen o řídicí sys- pomalý systém z menší rychlosti. Ne proto, Asi před deseti lety se na trhu začaly ob- tém, znamená to programátorskou práci na- že by brzdil intenzivněji, ale proto, že zarea- funkční bezpečnostfunkční jevovat první systémy zajišťující funkční bez- víc. V případě bezpečnostních systémů však guje rychleji, vydá povel k brzdění dříve než pečnost strojů a strojních zařízení (bezpeč- nostní systémy), které pro bezpečný přenos zpráv mezi prvky systému používají komu- nikační sběrnice. Jejich přednosti oproti kon- venčním, „zadrátovaným“ bezpečnostním systémům jsou nepřehlédnutelné a přispíva- jí k rozvoji a upevnění pozice těchto nových systémů na trhu. K nesporným přednostem bezpečnostních systémů založených na ko- munikačních sběrnicích, zejména jsou-li in- PLC PLC PLC PLC PLC značky B značky C značky D značky E tegrovány do řídicího systému, patří: značky A – odstranění dosud nezbytné komplikované kabeláže a díky tomu eliminace notorické- ho zdroje chyb a závad, – těsná součinnost bezpečnostního systému a základního řídicího systému a sdílení Ethernet údajů a informací mezi nimi, SERCOS Modbus TCP EtherNet/IP Profinet – údaje z bezpečnostních senzorů není nutné Powerlink vést paralelně do základního řídicího sys- stroj 1 stroj 2 stroj 3 stroj 4 stroj 5 tému, – snadná tvorba distribuovaných anebo mo- dulárních systémů, Obr. 1. Systém OpenSafety je jednotný komunikační standard pro systémy zajišťující funkční – centrální uložení hodnot parametrů prv- bezpečnost strojů a strojních zařízení nezávisle na výrobci řídicího systému a použité komu­ ků systému, takže odpadá riziko špatného nikační sběrnici nastavení bezpečnostních prvků při výmě- nách zařízení, nejen to, ale i novou certifikaci celého způ- ten pomalý, a má tak na samotné brzdění více – zpravidla nejsou nutné žádné další nástroje sobu řešení bezpečnosti stroje, čímž se nákla- času. Anebo při téže rychlosti si rychlý sys- pro parametrizaci bezpečnostních prvků, dy výrobce dostávají do úplně jiných výšin. tém může dovolit zareagovat na nebezpečný – bezpečnostní systém „chytře“ reaguje na ne- Nemluvě o tom, že výrobci enormně narůs- stav později. První případ vede ke konstruk- bezpečné stavy, je programovatelný a rea - tá různost používaných komponent a je navíc ci zařízení s větší provozní rychlostí, a tudíž guje adekvátně okolnostem, tedy ne vždy silně determinován v jejich výběru. Lze říci, s větším výkonem (produktivitou) i při bez- úplným vypnutím všeho, že použití pevně „zadrátovaného“ systému je pečně omezené provozní rychlosti. A druhý – snadná a velmi variabilní integrace bez- v tomto případě výhodnější, protože certifika- případ vede ke konstrukci zařízení s menším pečnostních funkcí do pohonů, které bý- ce je nezávislá na použitém řídicím systému. obestavěným prostorem (např. světelná zá- vají z hlediska bezpečnosti tím nejožeha- To je vlastně ale i jediná přednost „zadráto- vora nemusí být tak daleko od nebezpečné vějším místem na strojích a strojních za- vaných“ bezpečnostních systémů oproti inte- zóny). Oba dva parametry pro finálního vý- řízeních. grovaným systémům sběrnicovým. robce (OEM) znamenají konkurenční výho- Úskalí současného stavu Hlavní přednosti protokolu Open Safety: Většina velkých výrobců řídicí a auto- matizační techniky propaguje z uvedených – celosvětový standard použitelný se všemi významnými provozními komunikačními sběr- i dalších důvodů „safety“ s použitím sběrni- nicemi, ce typu průmyslového Ethernetu. Má to ale – nejvyšší úroveň produktivity díky přímé křižné komunikaci, jeden háček. S jedinou výjimkou lze všech- – zkrácení dob potřebných k uvedení do provozu a k údržbě bezpečnostního systému, ny tyto bezpečnostní systémy provozovat – – automatické nastavování hodnot bezpečnostních parametrů, a to buď z technických, nebo čistě marketin- – ideální metoda k realizaci bezpečnostních obvodů na modulárně koncipovaných strojích, gově-politických důvodů – jen společně s ří- – jediný zcela otevřený bezpečnostní systém, technicky i právně, dicím systémem nebo systémem I/O daného – nejrychlejší komunikační systém pro úroveň SIL 3 podle normy IEC 61508, výrobce řídicí techniky. Přitom však mnoho – naprosto bezpečná investice: postup ověřování shody je certifikován organizací TÜV. 16 AUTOMA 2/2011 téma O organizaci EPSG předvedla interoperabilitu bezpečnostních systémů s různými přenosovými protokoly, Nezávislá organizace Ethernet Powerlink Standardization Group (EPSG) byla založena představila v dubnu 2010 na strojírenském v roce 2003 předními firmami z oborů automatizační techniky a techniky pohonů za úče- veletrhu v Hannoveru čtyři různé bezpečné lem standardizace a dalšího vývoje komunikačního protokolu Ethernet Powerlink, který komunikační systémy vytvořené s použitím jako první zavedla společnost B&R v roce 2001. Jde o velmi výkonný komunikační systém protokolu OpenSafety v kombinaci s proto- navržený tak, aby zajistil přenosy zpráv v reálném čase s dobou odezvy řádu mikrosekund. koly SERCOS III, Modbus TCP, EtherNet/ Deterministického chováním je u něj dosaženo výhradně softwarově, a to rozšířením proto- /IP a Ethernet Powerlink, k nimž v listopa- kolu ethernetového standardu IEEE 802.3. Organizace EPSG spolupracuje s předními stan- du téhož roku na veletrhu SPS/IPC/Drives dardizačními orgány, např. se sdružením CiA (CAN in Automation) a s IEC. Hlavním před- v Norimberku přibyl ještě protokol Profinet stavitelem organizace EPSG je v současné době Anton Meindl, vedoucí úseku řídicích sys- (obr. 1). Uvedená pětice protokolů má 90% témů společnosti B&R. podíl instalací průmyslového Ethernetu a je to vůbec poprvé, kdy je úplný certifikovaný bezpečnostní komunikační du, zvláště při vědomí toho, že fyzikální zá- systém k dispozici uživate- vislosti s tím spojené jsou vesměs kvadratické lům nejen systému Ethernet – brzdná dráha roste se čtvercem času, nára- rámec nosného protokolu Powerlink, ale i jiných sys- zová energie roste ze čtvercem rychlosti atd. oblast vyhrazená pro přenos dat témů průmyslového Ether- Z jiného úhlu nazírají na situaci koncoví netu. Ačkoliv ostatní orga- uživatelé. Jestliže koncový uživatel skládá vý- nizace uživatelů již delší robní linku z různých strojů a částí vybave- data CRC data CRC dobu ohlašují vývoj proto- ných různými řídicími systémy (což je velmi kolů pro přenos bezpečnost- častý případ), musí také řešit bezpečnost lin- podrámec 1 podrámec 2 ních údajů, pouze EPSG ky jako celku. A není-li možná výměna bez- bezpečnostní rámec nabízí použitelný produkt pečnostně relevantních informací mezi jed- fungující nad všemi přeno- notlivými úseky linky po sběrnici, nutně to sovými protokoly – proto- opět vede k použití pevně „zadrátovaného“ kol OpenSafety. bezpečnostního systému realizovaného para- lelně k řídicím systémům, které se ale mezi Princip „black channel“ sebou po sběrnicích domluvit už dokážou. Výsledkem je linka, která jako celek nedoká- Základem interoperabili- Obr. 2. Bezpečnostní rámec OpenSafety je přenášen v oblasti že těžit z předností moderních systémů s in- pro uživatelská data standardního rámce nosného protokolu; ty bezpečnostního protoko- tegrovanou bezpečností, ačkoliv jsou v jed- skládá se ze dvou identických podrámců, z nichž každý je za­ lu OpenSafety s libovolným notlivých částech linky použity, a jde tudíž bezpečen vlastním kontrolním součtem přenosovým protokolem je vlastně technicky o krok zpět. I koncovému bezezbytku uplatněný prin- uživateli pak navíc roste různost použitých cip tzv. černého komunikač- komponent, které musí udržovat v provozu. ního kanálu (black channel). výroba Různost bezpečnostních protokolů pro automobilů Pro činnost bezpečnostního jednotlivé sběrnice současně staví do svízel- automatizace stavebnictví protokolu tudíž není důle- né situace také výrobce bezpečnostních kom- v budovách žité, jaký přenosový proto- ponent, zejména senzorů. Jednak trh není tak kol je použit k přenosu bez- stavba chemická velký jako u konvenčních komponent a dále strojů výroba pečnostních rámců, protože náklady na vývoj a zavedení do výroby bez- všechny mechanismy spja- tepelná stavba pečnostních prvků jsou pětkrát až desetkrát energetika lodí té s bezpečností (dvojité po- větší než u srovnatelných konvečních kompo- sílání telegramů, kontrol- nent. To brzdí vývoj bezpečnostních kompo- ní součty atd.) se nacházejí nent a prodražuje systém jako celek. V minu- doprava potravinářství výhradně v aplikační vrstvě losti byli výrobci schopni mnohdy i se stejnou protokolu, a jejich činnost hardwarovou základnou pouhými úpravami větrná letectví tady není závislá na trans- energetika a kosmonautika firmwaru ve svých výrobcích relativně efek- portní vrstvě nacházející se tivně pokrýt celý rozsah protokolů průmys- solární výroba léčiv, kosmetiky vespod (obr. 2). Protokol lového Ethernetu,