Das Thema funktionale Maschinensicherheit ist aktuell sehr präsent, da mit Jahresende die Anwendung der neuen Maschinenrichtlinie ISO 13849 verbindlich wird. Nicht zuletzt aufgrund dieser Änderung der Normen fordern die Anwender eine durchgängige Automatisierungslösung mit integrierter Sicherheitstechnik. In diesem Zusammenhang kommt der Übertragung sicherheitsrelevanter Daten eine entscheidende Bedeutung zu. Der Echtzeit-Ethernetbus VARAN eignet sich perfekt für Automatisierungssysteme, die SIL3 nach IEC 61508 bzw. dem Performance Level PL e gemäß ISO 13849 entsprechen müssen. Die sicherheitsrelevanten Daten und die Standard-Daten werden im selben Bussystem übertragen und dies ohne Beeinträchtigung der Übertragungsgeschwindigkeit bei kürzesten Zykluszeiten.

Aufbau eines VARAN-Frames mit integrierten Safety-Daten
Für die Kommunikation der Safety-Daten wird das „Black Channel“-Prinzip genutzt, bei dem der Bus keine sicherheitsrelevanten Aufgaben übernimmt, sondern nur als einkanaliges Übertragungsmedium dient. Das Safety-Protokoll wird in den Standard VARAN-Frame eingebettet. Im VARAN-Safety Telegramm sind die Daten doppelt angelegt und samt Zeitstempel durch eine Checksumme (CRC) gesichert. So wird eindeutig erkannt, wenn Daten bei der Kommunikation verfälscht wurden.

Die sicheren Ein- und Ausgangsmodule können im VARAN-Netzwerk beliebig verteilt angeordnet werden. In einem Netzwerk können mehrere Safety Controller eingesetzt werden, die jeweils auch mehrere sichere Netzwerke gleichzeitig steuern können. Sicherheitsrelevante Steuerungsaufgaben können zentral oder dezentral realisiert werden. Die Verbindung zu dezentral angeordneten Sicherheitsmodulen erfolgt ebenfalls über den VARAN-Bus.

Für die Kommunikation der verschiedenen Peripheriekomponenten innerhalb einer Maschine kann somit ein einheitliches System genutzt werden. Eine aufwändige separate Verdrahtung ist nicht mehr erforderlich. So entsteht eine durchgängige Gesamtlösung, die die Sicherheitstechnik als integralen Bestandteil mit einschließt. Für den Anwender ergibt sich ein echter Wettbewerbsvorteil durch eine deutliche Vereinfachung des Engineerings der Maschinen und eine signifikante Reduzierung der Kosten und Dauer für die Zertifizierung.

Flexible Systemarchitektur
Linien-, Stern- und Baumstrukturen können beliebig kombiniert werden. Diese offene Architektur ermöglicht dem Anwender eine außerordentliche Flexibilität – auch bei späteren Erweiterungen einer Maschine oder Anlage. So lassen sich beispielsweise ganze Bearbeitungszellen dank der Hot-Plug-Fähigkeit von VARAN auch nachträglich und im laufenden Betrieb in die Fertigungslinie einbinden bzw. entfernen. Mittels Multi-Manager Strukturen erfolgt der Datenaustausch zwischen den Netzwerksegmenten in harter Echtzeit bei einem maximalen Jitter von 100 ns. Selbst unterschiedliche Zykluszeiten in den einzelnen Netzwerken sind möglich. Die Netzwerke synchronisieren sich automatisch.

VARAN: störsicher und fehlertolerant
Mit dem Echtzeit-Ethernetsystem VARAN lassen sich selbst die harten Anforderungen der Antriebstechnik leicht erfüllen. Die Daten werden mit höchster Echtzeit-Performance und großer Fehlertoleranz übertragen. Diese nahtlose Kommunikation sorgt für mehr Präzision und Effizienz.

Der VARAN-Bus basiert auf der Standard-Ethernet Physik. Das komplette Protokoll wurde in Hardware auf FPGA-Ebene gelöst. VARAN arbeitet nach dem Manager/Client-Prinzip, wodurch Kollisionen am Bussystem ausgeschlossen sind. Am Beginn jedes Bustaktes werden die Busteilnehmer synchronisiert. Die Datenübertragung erfolgt in harter Echtzeit mit garantiertem Determinismus bei Zykluszeiten unter 100 µs und einem Jitter unter 100 ns.

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