Jste zde

Bezpečnostní komunikace SamosNET

Antonín Vojáček, 13. Listopad 2014 - 21:34

Pro vzájemnou komunikaci bezpečnostních PLC a přenos signálů zajišťujících bezpečnost strojů nelze použít běžné průmyslové sběrnice. Proto například v případě bezpečnostních PLC Wieland SamosPRO se ke vzájemnému propojení více jednotek využívá bezpečnostní sběrnice SamosNET.

Proč použít bezpečnostní datovou komunikaci?

Mimo jednoho centrálního bezpečnostního PLC Wieland SamosPRO lze v případě potřeby vytvořit i síť vzájemně propojených PLC pomocí speciální bezpečnostní datové komunikace samosNET. To je výhodné v případě řešení zabezpečení celé dlouhé výrobní linky, kde jsou jednotlivá zabezpečovaná místa fyzicky poměrně daleko od sebe na to, aby se táhla dlouhá, drahá a na poškození citlivá propojovací kabeláž od každého snímače či ke každému řízení pohonu do jednoho centrálního místa. Na druhou stranu v každém místě pouze lokální řešení bezpečnosti použitím na sobě nezávislých bezpečnostní PLC či relé bez napojení na své "kolegy" neumožňuje efektivní řízení celé linky jak z pohledu bezpečnosti, tak i samotné funkce linky. Výhodné je tedy použít více menších jednotek umístěných u každého výrobního místa, které však s sebou vzájemně komunikují a předávají si bezpečnostní informace o narušení nebezpečného prostoru a nutnosti vypnout tu či onu část linky nebo stroje.

K přenosu bezpečnostních stavů, hlášení a příkazů však nelze využít žádnou běžnou průmyslovou sběrnici. U bezpečnostní komunikace totiž musí být automaticky zajištěny tři zásadní funkce:

Konstantní doba přenosu / zpoždění doručení dat (zprávy) pro možnost předem určit dobu vypnutí nebezpečných částí stroje.
Okamžité vzájemné informování o výpadku komunikace některé bezpečnostní jednotky, které způsobí okamžité zastavení linky.
Přenos informace o jakémkoliv programovém či konfiguračním zásahu do některé z komunikujících bezpečnostních jednotek, který může mít vliv na bezpečnostní funkci systému.

Co je samosNET?

SamosNET je bezpečnostní komunikace bezpečnostních PLC SamosPRO společnosti Wieland, která umožňuje vzájemně propojit až 4 bezpečností jednotky SamosPRO tak, aby byla zajištěna certifikovaná bezpečnostní funkce až v bezpečnostních kategoriích SILCL 3 (dle normy EN 62061-1) a PL e / Category 4 (dle normy EN ISO 13849-1).

Konkrétně pro propojení je nutné u všech PLC systémů použít základní CPU jednotku SP-CON-NET, která v sobě obsahuje 2 fyzické připojovací svorky označené jako EF1 a EF2, které právě realizují fyzickou komunikační část po propojovacím kabelu. Ten dle výrobce musí být dimenzován jako stíněný párovaný 2x2x0,25 mm2 (délka do 40 m) nebo 2x2x0,34 mm2 (do délky 100 m). Na počtu rozšiřujících I/O jednotek či dalších modulů připojených na každé CPU pak již nezáleží.

Z praktického pohledu sběrnice samosNET slouží k přenosu dvoustavových signálů libovolně mezi všemi propojenými bezpečnostními PLC, resp. jejich CPU jednotkami. Význam signálů je pak definován v programu každé CPU jednotky, tzn., že je možné vysílat či přijímat jak centrální bezpečnostní signál, například informující o bezpečnostním vypnutí jednoho stroje následujícímu stroji ve výrobní lince, tak i mnoho různých signálů o stavu bezpečnostních snímačů i zapnutí/vypnutí akčních členů (pohonů, motorů, hydraulických a pneumatických prvků). Celkem je možné pro sběrnici samosNET v rámci každé připojené jednotky současně vysílat a přijímat až 52 bitů, tedy 52 dvoustavových signálů, konkrétně 26 po kanále/vodiči EF1 a 26 po kanále/vodiči EF2.

Komunikační blokové schéma "SamosNET" dvou bezpečnostních PLC SamosPRO.

Jak funguje samosNET?

Každý vstupní i výstupní signál lze v CPU jednotce každého PLC Wieland pojmenovat vlastním názvem (tagem) pro následnou snadnější orientaci v programu vytvářeného v PC softwaru SamosPLAN v okně "Logic editor". Zde se pak s ním pracuje zcela stejně jako například s fyzickými vstupy/výstupy lokálního připojeného I/O modulu. Doba zpoždění přenosu signálu od vstupu jednoho PLC (např. s adresou A) k druhému PLC (např. s adresou B) je dána dobou zpracování vysílacího PLC A (18,5 ms), dobou zpracování přijímacího PLC B (4,5 ms) a dobou přenosu 0,5 ms. Tedy zde celkem 23,5 ms. Podobně lze vždy přesně spočítat dobu zpoždění přenosu a reakce, kterou je nutné při projektování bezpečnostní funkce zahrnout do celkové rychlosti reakce / zpoždění bezpečnostního vypnutí pohybu stroje.

V programovacím prostředí SamosPLAN se signály PLC jednotek SamosPRO propojené přes sběrnici SamosNET, definují jako běžné vstupní a výstupní dvoustavové signály, které lze pojměnovat vlastním názvem globální pro celou sběrnici a s nimi pracovat v blokové diagramu programu PLC stejně jako např. s fyzickými signály I/O modulu.

Program jednoho PLC SamosPRO (obr. vlevo) generuje dva signály vysílané přes SamosNET do druhého PLC SamosPro, kde se využívají v blokovém programu PLC stejně, jako kdyby šlo o místní fyzické signály z I/O modulu (obr. vlevo).

Z pohledu vzájemného rozeznání komunikujících bezpečnostních PLC se při softwarovém zprovozňování komunikace každému PLC přidělí adresa, která zde je v podobě písmen A, B, C a D. Mimo to se ještě každá komunikující jednotka prokazuje tzv. samosNET ID kódem. Ten však mají všechny PLC stejné a poskytuje informaci o tom, že nebyla prováděna žádná změna každého daného PLC. Toto samosNET ID je totiž při konfiguraci samosNET sítě generováno z aktuálního stavu konfigurace všech komunikujících PLC dohromady, tedy samosNET ID má v osobě zakódován stav všech PLC v síti. Jakákoliv neplánovaná změna nastavení jakéhokoliv jednoho PLC pak u něho způsobí změnu vypočteného ID. Pokud se neprovede nové ověření konfigurace ve spojení s ostatními PLC v síti, ostatní nezměněná PLC budou mít stále zaregistrované staré ID. Jakmile pak při komunikaci dostanou od změněného PLC jiný samosNET ID kód než je ten jejich, znamená to pro ně, že se s PLC něco stalo a všechny PLC musí automaticky musí hlásit chybové hlášení a bezpečnostně nastavit celou jimi ovládanou linku.

Vygenerování samosNET ID a nastavení celé komunikační sběrnice i jednotlivých PLC na sběrnici lze provádět jen připojením programovacího počítače se softwarem SamosPLAN na jedno PLC v síti a z něho "protunelovat" po síti i do nastavení ostatních PLC. Také lze tímto způsobem všechny PLC v síti i naprogramovat. Navíc tím se také současně ověří správné fyzické zapojení samosNET sítě.

Při změně nastavení či programu jednoho modulu je nutné provést také "update" konfigurace u ostatních připojených PLC. Tím se zkrontroluje provozuschopnost komunikace a fakt, že nic s něčím nekoliduje a ve výsledku se u všech komunikujících PLC uloží stejná hodnota "samosNET ID".

Závěr

Pomocí bezpečnostní komunikační sběrnice samosNET lze vytvořit síť až čtyř bezpečnostních PLC systémů SamosPRO, tedy účinně bezpečnostně propojit a zajistit například celou dlouhou / rozsáhlou výrobní linku.

Kompletní sortiment komponent jednotek a modulů bezpečnostního PLC SamosPRO lze v ČR zakoupit u společnosti Schmachtl CZ s.r.o. se sídlem v Jesenici u Prahy.