Sicherheitszertifizierte Kommunikation ermöglicht Expansion

Herausforderung

Da Industrieroboter zunehmend direkt mit Menschen zusammenarbeiten, ist der Schutz von Personen vor unerwarteten Ausfällen eine grundlegende Anforderung der funktionalen Sicherheit. Zudem müssen Hersteller strenge funktionale Sicherheitsstandards einhalten, um Roboter in Nordamerika und Europa verkaufen zu können.

Für diesen Kunden gab es zwei Anforderungen:

• Implementieren Sie Functional Safety over EtherCAT (FSoE), um eine sichere interne Kommunikation zwischen der Sicherheitssteuerung und den Servoantrieben zu gewährleisten.
  
• Ermöglichen Sie die sichere Kommunikation mit einer Safety-SPS über eine Industrial-Ethernet-Safety-Schnittstelle.
  Das Erreichen der SIL 3/PLe-Konformität bei gleichzeitiger Kombination von FSoE mit der herkömmlichen zweikanaligen Sicherheitsverkabelung hätte jedoch die Komplexität und das Risiko erhöht und den Entwicklungs- und Zertifizierungsaufwand erheblich erhöht.

Die Herausforderung bestand daher darin, eine SIL 3 / PL e-konforme Sicherheitskommunikation innerhalb eines kurzen Entwicklungszeitraums zu realisieren – ohne Hardware-Neudesign und ohne Verzögerungen beim Markteintritt.

Lösung

HMS Networks lieferte eine FSoE-basierte Sicherheitskommunikationsarchitektur mit TÜV-vorzertifizierter Soft- und Hardware, die durch lokalen technischen Support unterstützt wird.

Internes Sicherheitsnetzwerk für Roboter (FSoE)
Der Kunde implementierte die FSoE MainDevice (Master) Software für seine Sicherheitssteuerung und die SubDevice (Slave) Software für die Sicherheitsantriebsschnittstelle. Zusammen bieten sie eine durchgängige Sicherheit über EtherCAT nach dem Black-Channel-Prinzip und erreichen SIL 3 / PL e, ohne dass die Architektur der Antriebe neu gestaltet werden muss.

Externe Sicherheitsschnittstelle des Roboters (zur Sicherheits-SPS)
Um eine standardmäßige externe Sicherheitsschnittstelle ohne größere Änderungen an der Antriebshardware oder -software bereitzustellen, verwendet der Roboter die Sicherheitshardware T100 (mit integriertem FSoE Slave) zusammen mit Anybus CompactCom 40.

Wie die HMS-Komponenten geholfen haben:

• FSoE-Protokollsoftware (TÜV-zertifizierter Quellcode)
  • MainDevice (Master) und SubDevice (Slave) Software, die die Sicherheitssteuerung und die Sicherheitsantriebsschnittstelle des Kunden unterstützt
  • Modular und wiederverwendbar für alle Sicherheitsbetriebssysteme und Steuerungsplattformen 
  • Skalierbares Design optimiert die Leistung und vereinfacht zukünftige Erweiterungen 
  • TÜV-Vorzertifizierung nach IEC 61508 SIL 3 mit HMS-Anleitung und Testfällen für eine optimierte Rezertifizierung
    
• T100 Safety I/O Hardware (TÜV vorzertifiziert mit integriertem FSoE Slave)
  Stellt die sicherheitsbewertete I/O-Grundlage bereit und implementiert die erforderlichen Sicherheitsmechanismen (z. B. CRC, Zeitüberwachung, Sequenzprüfungen).
  
• Anybus CompactCom 40
  Integriert den Roboter in Industrial Ethernet und übernimmt nicht-sichere Kommunikation (z. B. PROFINET-/EtherCAT-Varianten). Sicherheitsdaten werden über den schwarzen Kanal transparent an das T100 weitergeleitet.
  
  

Primäre Vorteile

• Kürzere Entwicklungs- und Zertifizierungszyklen: TÜV-vorzertifiziert, Stack und Hardware sowie HMS-Testressourcen nach IEC 61508 SIL 3 abgestimmt, reduzieren den Zertifizierungsaufwand und beschleunigen die Markteinführung.
  
• Zuverlässige Einhaltung globaler Sicherheitsstandards: End-to-End-Sicherheit über EtherCAT über einen vorzertifizierten FSoE-Stack und sicherheitsbewertete Hardware verbessert die Leistung der funktionalen Sicherheit und unterstützt den Eintritt in regulierte Märkte.
  
• Unterstützung des gesamten Produktlebenszyklus: HMS ist verantwortlich für die Autorisierung des Protokoll-Stacks sowie für Upgrades und Wartung während des gesamten Produktlebenszyklus.
  
• Zukunftsfähige Sicherheitsarchitektur: Die HMS-Plattform, auf der Anybus CompactCom 40 und T100 zum Einsatz kommen, kann bei Bedarf zur Unterstützung von PROFIsafe und CIP Safety verwendet werden, ohne dass die Hardware neu entwickelt werden muss. 
  
• Lokaler HMS-Engineering-Support (China)
  Kompetente Beratung zur Risikointegration, zur Beschleunigung der Validierung und zur Einhaltung des Zeitplans des Projekts.