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Hochskalierbar, hochmodular: sichere Automatisierung mit TwinSAFE

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Produktmanager Dr. Martin Früchtl zeigt Produktneuheiten und Erweiterungen im Safety-Programm.
Produktmanager Dr. Martin Früchtl zeigt Produktneuheiten und Erweiterungen im Safety-Programm.

TwinSAFE: die offene und skalierbare Sicherheitstechnologie

Die integrierte Sicherheitslösung TwinSAFE ist die konsequente Fortführung der offenen, PC-basierten Beckhoff-Steuerungsphilosophie.
Aufgrund der Modularität und Vielseitigkeit fügen sich die TwinSAFE-Komponenten nahtlos in das Beckhoff-Steuerungssystem ein.

Ihr Vorsprung durch vollständige Integration der Sicherheitslösung

Safety und Non-Safety wachsen zusammen.

Als Spezialist für PC-based Control ermöglicht Beckhoff die besonders einfache Umsetzung aller erforderlichen Safety-Standards über die direkte Integration ins Beckhoff-Steuerungssystem. Dieses basiert auf einem umfassenden, hochskalierbaren Automatisierungsbaukasten, der von IPC über I/O, Motion und Software alle Komponenten abdeckt. Mit diesem Portfolio lassen sich alle Funktionalitäten in die Gesamtsteuerung integrieren: von HMI über Messtechnik, IoT, Vision, PLC und Motion bis Safety. Der Aufwand der nahtlosen Safety-Integration ist dabei deutlich reduziert: Maschinenbauer können auf eine einheitliche Tool- und Hardwareplattform zugreifen.

Das TwinSAFE-System ermöglicht die Integration in alle Applikationen: Die historisch strikte Trennung zwischen „Safety“ und „Non-Safety“ wird durch die Systemintegration in allen Umgebungen weiter aufgehoben. Zugleich überzeugt TwinSAFE durch höchste Flexibilität und Skalierbarkeit. Alle Sicherheitsfunktionen lassen sich in jede denkbare Maschinenarchitektur integrieren: von der Stand-alone-Steuerung über die Kleinsteuerung und die „klassische“ Lösung bis hin zur verteilten Steuerung und zur Softwaresteuerung, mit der auch komplexeste Anforderungen erfüllt werden. Endkunden bekommen somit exakt das Safety-Komplettpaket, das sie brauchen. Unnötige Kosten für falsch dimensionierte Safety-Lösungen werden vermieden.

Dabei profitieren Maschinenbauer und Anwender von der umfassenden und langjährigen Safety-Kompetenz bei Beckhoff: Das komplette Safety-Know-how ist bei Beckhoff inhouse verfügbar und wird für Kunden in jeder einzelnen TwinSAFE-Lösung abrufbar. Und auch hier steht das Prinzip der Offenheit im Fokus. Zum einen ist das sichere Kommunikationsprotokoll Safety-over-EtherCAT (FSoE) international zertifiziert, zum anderen macht es keinerlei Einschränkungen bezüglich Übertragungsmedium.

Ihr Vorsprung durch vollständige Integration:

  • Durchgängigkeit: alles aus einer Hand
  • einfache Vernetzung: alle Informationen stehen in einem einheitlichen System zur Verfügung
  • Adaptierbarkeit: durch Modularität und Skalierbarkeit einfach an momentane und zukünftige Anforderungen anpassbar

TwinSAFE: ein Querschnittsbereich

Die nicht-sicherheitsrelevante Automatisierung im Hause Beckhoff lässt sich prinzipiell in die vier Säulen IPC (Steuerung), I/O (Ein- und Ausgabe), Motion (Antriebstechnik) und Automation aufteilen. Diese Bestandteile sind nötig, um die umfassenden Automatisierungsaufgaben realisieren zu können. Mit dem stetigen Anstieg der Komplexität nicht-sicherheitsrelevanter Steuerungsfunktionen steigen die Anforderungen an die Sicherheitstechnik entsprechend im gleichen Maß. Moderne Sicherheitstechnik umfasst somit ein sehr breites Aufgabenspektrum. In allen genannten Bereichen der Automatisierung sind daher leistungsfähige sicherheitstechnische Lösungen gefordert.

TwinSAFE bietet in allen Bereichen die passende Lösung. Ein breites Spektrum an TwinSAFE-Logic-fähigen Komponenten bietet alle Freiheiten bei der Wahl der Architektur der Sicherheitsapplikation. Auch im Bereich der I/O-Komponenten bietet das TwinSAFE-System die adäquate Auswahl an sicheren Eingangs-, Ausgangs- und Mischkomponenten, damit die Lösung einfach an die spezifischen Anforderungen angepasst werden kann. Von der Verwendung im Schaltschrank in Form der EtherCAT-Klemmen, der Verwendung direkt im Feld in Form der EtherCAT Boxen bis hin zur Verwendung in Serienmaschinen in Form der EtherCAT-Steckmodule können alle Anforderungen durch das TwinSAFE-System erfüllt werden.

Auch auf dem Gebiet der Antriebstechnik sind Lösungen ohne sicherheitstechnische Funktionalität kaum mehr denkbar. So hat Beckhoff schon früh damit begonnen, Safety-Funktionen in seine Antriebssysteme zu integrieren – sowohl in die Standard- als auch die kompakte Antriebstechnik. Auf dem Gebiet des Engineerings ist die sicherheitstechnische und die nicht-sicherheitstechnische Tool-Landschaft bei Beckhoff bereits zusammengewachsen. Alle Applikationen können mit der durchgängigen Tool-Palette konfiguriert und programmiert werden. Mit dem TwinCAT Safety Editor steht ein freigrafischer Editor zur Verfügung, der die Implementierung einer Sicherheitsapplikation mithilfe zertifizierter Funktionsblöcke erleichtert. Das zertifizierte Applikationshandbuch bietet dabei die optimale Unterstützung bei der Konzeption und Realisierung einer Sicherheitsapplikation.

Flexibilität in der Lösungsfindung mit TwinSAFE:

  • umfassende Software-Unterstützung
  • hochperformante Sicherheitssteuerungen in verschiedenen Bauformen
  • sicherheitstechnische Komponenten für verschiedene Umgebungsbedingungen
  • sicherheitstechnische Komponenten in verschiedensten Granularitäten für optimale Adaptierbarkeit

Safety-over-EtherCAT (FSoE, Fail Safe over EtherCAT)

Safety-over-EtherCAT (FSoE, Fail Safe over EtherCAT) definiert eine offene, sichere Übertragung. Die vom TÜV zertifizierte Technologie ist in der IEC 61784-3 international standardisiert und erfüllt die Anforderungen nach IEC 61508 bis SIL 3. Das Transportmedium wird bei Safety-over-EtherCAT als „Black Channel“ betrachtet; daher kann das FSoE-Protokoll über beliebige Kommunikationstechnologien übertragen werden– über EtherCAT oder Ethernet, aber auch über Standardfeldbussysteme wie z. B. CAN sowie über Wireless-Verbindungen. FSoE ergänzt die offene EtherCAT-Technologie ideal und gewährleistet die hochperformante Übertragung von Steuerungs- und Sicherheitsinformationen über das gleiche Kommunikationssystem.

Vorteile der hochflexiblen Kommunikation:

  • Flexibilität durch Übertragung über beliebige Medien
  • Flexibilität durch große Anzahl an Komponentenherstellern

Integration der Logic-Funktionalität in alle TwinSAFE-Komponenten

Mit der Einführung der neuen Logic-Generation (ab EL6910) hat Beckhoff im Bereich Safety eine Revolution der Sicherheitstechnik angestoßen. Die Funktionalität der TwinSAFE Logic wird in alle neuen TwinSAFE-Komponenten integriert, was das Spektrum an möglichen Einsatz- und Anwendungsszenarien enorm vergrößert. TwinSAFE ist nochmals erheblich flexibler an die vorliegenden Sicherheitsanforderungen einer Maschine adaptierbar. So kann die integrierte TwinSAFE-Logic-Funktionalität in einer digitalen Eingangskomponente (z. B. EL1918) genutzt werden, um eine spezifische Vorverarbeitung von Sensordaten direkt durch die Eingangskomponente zu realisieren. Diese Vorverarbeitung im I/O-System kann somit separat entwickelt und auch separat verifiziert und validiert werden. Eine eventuell vorhandene – aus Sicht der Sicherheitstechnik – zentrale Sicherheitssteuerung muss entsprechend nur die resultierenden Sensordaten verarbeiten. Das Spezialwissen bezüglich einer adäquaten Vorverarbeitung muss also auf dieser Ebene nicht mehr implementiert werden. Somit wird die Komplexität der zentralen Sicherheitsapplikation reduziert, was wiederum die Validierung und Verifikation der zentralen Sicherheitsapplikation vereinfacht.

Neben dieser vermeintlich „einfachen“ Anwendung zur Vorverarbeitung von Daten kann z. B. eine einzelne Safety-Option eines Multiachs-Servosystems AX8000 genutzt werden, um den gesamten Achsverbund sicherheitstechnisch zu steuern, während die zentrale Sicherheitssteuerung folglich nicht jede Achse einzeln ansteuern muss, sondern den gesamten Verbund. Durch die Integration der Logic-Funktionalität in alle TwinSAFE-Komponenten kann nun eine noch flexiblere und komplexere Modularisierung eines Systems sehr kostengünstig und effizient realisiert werden.

Anwendungsszenarien der integrierten Logic:

  • spezielle Vorverarbeitung von Signalen direkt in der Eingangskomponente
  • schnelle lokale Reaktion durch lokale Sicherheitsapplikation
  • effizientere und flexiblere Modularisierung ohne Zusatzkosten

Übersicht der TwinSAFE-Zertifizierungen

Das zum Download bereitstehende PDF-Dokument gibt eine Übersicht über alle Zertifizierungen und Bestätigungen der TwinSAFE-Produkte.