Schneller Transport sicherheitsrelevanter Daten über Ethercat

Anbieter zum Thema

Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

Klinkhammer Intralogistics GmbH

COSCOM Computer GmbH

Shining 3D Tech Co., Ltd

Der komplette Übertragungspfad zwischen Master und Slave wird damit in jedem Zyklus überwacht; das Aufsummieren von Verzögerungszeiten wird ausgeschlossen beziehungsweise erkannt. Dadurch ist eine sehr „schlanke“ Implementierung des Protokolls möglich und die Anforderungen an den Zugriff des Kommunikationssystems bleiben moderat, weil keine harten Timings für die Uhrzeitsynchronisation eingehalten werden müssen. Die Tatsache, dass es im Netzwerk unter Umständen zu vermehrtem Datenaufkommen kommt, ist aufgrund der verfügbaren Bandbreite unkritisch und im praktischen Einsatz kein Nachteil (Bild 6).

Für die Beherrschung der anderen anzunehmenden Fehler enthält das Safety-over-Ethercat-Protokoll zusätzlich:

• eine Session-Nummer, um das Zwischenspeichern einer kompletten Hochlaufsequenz zu erkennen,
• eine eindeutige Connection-ID und eine eindeutige Slave-Adresse, um über eine eindeutige Adressbeziehung fehlgeleitete Nachrichten sicher zu detektieren,
• eine CRC-Prüfsumme, um eine Verfälschung der Nachrichten von der Quelle bis zur Senke zu erkennen. Zudem kann hierüber eine Vertauschung der Informationen innerhalb des Safety-Containers erkannt werden, wenn der Container auf dem Transport beispielsweise gesplittet wurde. Die Properness und die Eignung des Codes sowie die geforderte Unabhängigkeit zu der unterlagerten Kommunikation wurden nachgewiesen.
• eine Sequence-Nummer, um ein Vertauschen, die Wiederholung, das Einfügen oder den Verlust von ganzen Nachrichten zu erkennen.

Dabei ist das Telegramm über entsprechende Vorschriften so gestaltet, dass bereits mit minimal 6 Byte Containerlänge alle Sicherungsinformationen inklusive 1 Byte sicherer Prozessdaten übertragen werden können. Eine Beschränkung der Länge der sicheren Prozessdaten ist übrigens durch das Protokoll nicht gegeben.

Das bedeutet, dass auch Sicherheitskomponenten mit vielen sicheren Prozessdaten unterstützt werden. Zum Beispiel könnte ein sicherer Antrieb neben einer sicheren Statusinformation auch die intern ermittelte sichere Position, sichere Drehzahl und/oder das sichere Moment zusätzlich übertragen.

Einfache Struktur ermöglicht einfache Implementierung des Safety-over-Ethercat-Protokolls

Ebenso ist eine minimale Zykluszeit des Containers nicht eingeschränkt. Aus der geschickten Wahl der Sicherungsinformationen ergibt sich, dass für das Safety-over-Ethercat-Protokoll die Übertragungsrate keinen Einfluss auf die Restfehlerwahrscheinlichkeit hat. Zum Hochfahren einer Safety-over-Ethercat-Connection wird sowohl im Master als auch im Slave eine Zustandsmaschine abgearbeitet.

Auch dabei wurde Wert auf eine einfache Struktur gelegt, um die Implementierung möglichst einfach zu halten. Die Zustandsübergänge werden jeweils vom Master initiiert und vom Slave bestätigt. In den Zuständen werden Informationen für die Kommunikationsbeziehung ausgetauscht und überprüft.

Im Zustandsparameter wird beispielsweise die Watchdog-Zeit ausgetauscht. Diese Zeit ist stark von der Übertragungsstrecke und den Sicherheitsgeräten abhängig und muss daher individuell konfiguriert werden. Zudem können in diesem Zustand sichere Anwendungsparameter vom Master zum Slave übertragen werden. Dadurch ist eine zentrale sichere Datenhaltung im Master möglich. Die Länge der Anwendungsparameter kann bis zu 216 Byte je Connection betragen und ist damit hinreichend groß, um zum Beispiel auch ein konfiguriertes Schutzfeld eines Laserscanners zu übertragen.

(ID:255288)