Sicherheit Hard- und Software diversitär kombiniert

Autor / Redakteur: Christian Siemers / Alexander Strutzke

Sicherheit nach SIL-Klasse 3 zu gewährleisten, ist eine Herausforderung. Ein neues Konzept vereint Sicherheits- und Automatisierungstechnik durch die redundante Verwendung verschiedener Logikbausteine. Die diversitäre Kombination der Hard- und Software ermöglicht letztlich die geforderte Sicherheit.

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Diversitär redundante Steuerung auf PLD-Basis mit Integration von Steuerungs- und Sicherheitsteil. Quelle: TU Clausthal
Diversitär redundante Steuerung auf PLD-Basis mit Integration von Steuerungs- und Sicherheitsteil. Quelle: TU Clausthal
( Archiv: Vogel Business Media )

Das neue Konzept zur Integration von Sicherheits- und Automatisierungstechnik besteht in der diversitär redundanten Verwendung von programmierbaren Logikbausteinen (PLD, Programmable Logic Devices) für diese komplementären Aufgaben. Zwei solcher Bausteine, deren Funktionalität wie bei Mikroprozessoren durch Programmierung bestimmt ist, deren Funktionsweise aber der von Hardware entspricht, werden bei diesem Konzept so gewählt, dass sie in jedem Fall diversitär sind.

Dies ist durch die Wahl eines FPGA (Field-Programmable Gate Array, Baustein mit vielen, kleinen Logikelementen) und eines CPLD (Complex Programmable Logic Device, Baustein mit wenigen, großen Logikblöcken) gewährleistet, denn nun unterscheiden sich die Fabrikation und die Software, die die binären Programmdateien erzeugt.

Gesamtsystem für Anwendungen der SIL-Klasse 3 geeignet

Durch Zusammenfügen zu einem Gesamtsystem verfügt das Gerät über Eigenschaften, die es für Applikationen der SIL-Klasse 3 geeignet machen. Die Bausteine können sich gegenseitig überwachen, da Hard- und Software in weiten Teilen diversitär sind.

Dass Steuerungen auf Basis von programmierbaren Logikbausteinen möglich sind und viele Vorteile bieten, hat bereits die Zander GmbH & Co KG, Aachen, gezeigt. Die in den Steuerungen der EX-16- und Speedy-Familie eingebauten PLD zeigen ein robustes Verhalten in der Praxis und sind in strukturiertem Text (ST) oder in Funktionsbausteinsprache (FUP) programmierbar. Das Beste an den Bausteinen ist, dass sie extrem schnell sind und unabhängig von der Komplexität des Algorithmus eine sehr geringe Zykluszeit (von 10 µs) zeigen.

Christian Siemers ist Professor am Institut für Informatik der TU Clausthal.

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