Ergänzung bestehender Anwendungen um ein Profisafe-Netzwerk
Einfach links anreihen
Oftmals muss eine bestehende Applikation kurzfristig um einen sicherheitsgerichteten Teil ergänzt werden. Phoenix Contact bietet zu diesem Zweck ein linksanreihbares Safety-Erweiterungsmodul für seine PLCnext-Steuerungen.
 Das linksanreihbare Safety-Erweiterungsmodul bietet sich für den Einsatz in fahrerlosen Transportsystemen an.
Das linksanreihbare Safety-Erweiterungsmodul bietet sich für den Einsatz in fahrerlosen Transportsystemen an.Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Im Gegensatz zum Modell RFC 4072S, das eine Betriebsführungs- und sicherheitsgerichtete SPS miteinander kombiniert, fungiert der AXC F XT SPLC 1000 – kurz SPLC 1000 – als reine Sicherheitssteuerung, die sich hauptsächlich als dezentrale Intelligenz anbietet. Das Modul nutzt das Black-Channel-Prinzip, um mit sicherheitsgerichteten Profisafe-Teilnehmern zu kommunizieren. Das ist möglich, weil die SPLC 1000 als Erweiterungsmodul für die linksseitige Anreihung an die Steuerungen AXC F 2152 und AXC F 3152 konzipiert wurde. Auf diese Weise lässt sich das Erweiterungsmodul nahtlos in das offene Ökosystem PLCnext Technology integrieren. Dieses setzt sich aus verschiedenen Bestandteilen zusammen: Neben den Steuerungen sind das eine Engineering-Umgebung, der offene Online-Marktplatz sowie der Erfahrungsaustausch in der Community.

 Das Erweiterungsmodul AXC F XT SPLC 1000 fungiert als Profisafe-Steuerung in dezentralen Anwendungen.
Das Erweiterungsmodul AXC F XT SPLC 1000 fungiert als Profisafe-Steuerung in dezentralen Anwendungen.Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Umsetzung kleinerer dezentraler Applikationen

Die SPLC 1000 arbeitet als vollwertige sicherheitsgerichtete Steuerung, die das höchste Sicherheitslevel SIL3 respektive PLe erfüllt. Obwohl die SPS im Small-Scale-Bereich angesiedelt ist, beinhaltet sie zwei unabhängige diversitäre auf der ARM-Cortex-M4-Architektur basierende Prozessoren mit einer Taktfrequenz von 100MHz respektive 180 MHz. Im Vergleich mit der größeren Safety-Steuerung unterscheiden sich die Fähigkeiten der SPLC 1000 innerhalb der sicherheitsgerichteten Laufzeitumgebung nicht. Das linksanreihbare Modul unterstützt also ebenfalls sicherheitsgerichtete Datentypen oder mathematische Operationen, beispielsweise SWORD und SINT beziehungsweise Division und Multiplikation.

In einer konkreten Anwendung grenzt sich die SPLC 1000 im Wesentlichen dadurch vom RFC 4072S ab, dass sie sich für die Umsetzung kleinerer dezentraler Applikationen eignet. Während an der SPLC 1000 maximal 32 Profisafe-Teilnehmer betrieben werden können, erhöht sich die Zahl beim Remote Field Controller auf 300 Profisafe-Teilnehmer. Was die SCPUs betrifft, umfasst das Erweiterungsmodul Steuereinheiten im Small-Scale-Bereich, wohingegen der RFC 4072S über performantere Prozessoren ARM 8/ARM 9 mit einer Taktfrequenz von 600MHz beziehungsweise 800MHz verfügt.

Darstellung der an die PLCnext Control AXC F 3152 angereihten Safety-Steuerung SPLC 1000 im simultanen Betrieb als F-Host und F-Device.
Darstellung der an die PLCnext Control AXC F 3152 angereihten Safety-Steuerung SPLC 1000 im simultanen Betrieb als F-Host und F-Device.Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Einsatz als Profisafe-Controller und -Device

Sinkt der Grad der Rechenintensität in einer dezentralen Anwendung, steigt hier allerdings die Notwendigkeit, weitere Kommunikationswege zu beherrschen. Zunächst einmal unterstützt die SPLC 1000 daher die vom RFC 4072S angebotene Profisafe-Übertragung. Nimmt das sicherheitsgerichtete Erweiterungsmodul die Rolle des Profisafe-Controllers (F-Host) ein, wird das Profisafe-Protokoll gemäß dem Black-Channel-Prinzip über Profinet-Controller von den AXC-Steuerungen AXC F 2152 und AXC F 3152 per Ethernet-Physik weitergeleitet. Mit dem Rückwandbus des Axio-Systems steht eine zusätzliche Möglichkeit zum Datenaustausch mit den unterlagerten Profisafe-Devices (F-Device) zur Verfügung. In diesem Fall erfolgt die Übertragung des Profisafe-Protokolls an die angeschlossenen Profisafe-Teilnehmer gemäß dem Black-Channel-Prinzip über den Axiobus.

Als erste sicherheitsgerichtete Steuerung des Anbieters besitzt die SPLC 1000 die Fähigkeit, sicher mit einem überlagerten Profisafe-Controller (F-Host) zu kommunizieren. Dies wird über die integrierte F-Device-Instanz realisiert. Dabei lassen sich alle Kommunikationswege simultan umsetzen: Als Profisafe-Controller (F-Host) kann die SPLC 1000 Daten mit insgesamt 32 F-Devices austauschen, die sich entweder über Ethernet oder den Axiobus ansprechen lassen. Zeitgleich ist der Aufbau einer Kommunikationsbeziehung mit einem übergeordneten Profisafe-Controller möglich

 Links- und rechtsseitige Modulariät: Safety-Modul, Ethernet-Erweiterungsmodul und PCIe-Switch sowie PLCnext-Steuerung und Smart Elements-Module (von links nach rechts).
Links- und rechtsseitige Modulariät: Safety-Modul, Ethernet-Erweiterungsmodul und PCIe-Switch sowie PLCnext-Steuerung und Smart Elements-Module (von links nach rechts).Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Kommunikation in zwei physisch getrennten Netzwerken

An die PLCnext-Controller AXC F 2152 und AXC F 3152 können sowohl links- als auch rechtsseitig Module angereiht werden. Für die linksseitige Erweiterbarkeit sind verschiedene Extension-Module erhältlich, zu denen ebenfalls die SPLC 1000 gehört. Technisch wird die Linksanreihung durch die standardisierte PCIe-Schnittstelle sichergestellt. Im ersten Schritt ist das Erweiterungsmodul AXC F XT EXP erforderlich, das als PCIe-Switch fungiert, der die Restriktion hinsichtlich der maximal anreihbaren Anzahl an Modulen aufbricht. Statt ein an den AXC F 2152 ankoppelbares Modul lassen sich durch den Einsatz des AXC F XT EXP jetzt drei Extension-Module anreihen. Die PLCnext-Steuerung umfasst nun neben dem AXC F XT EXP beispielsweise ein Safety-Modul AXC F XT SPLC 1000 sowie ein Modul AXC F EXT ETH 1TX als zusätzliche Ethernet-Schnittstelle, das die Steuerung um eine MAC-Adresse erweitert. Auf diese Weise kann der AXC F 2152 in zwei voneinander physikalisch getrennten Ethernet-Netzwerken kommunizieren. Das bedeutet zum Beispiel, dass die SPLC 1000 über das eingebaute F-Device Daten mit einem in einem übergeordneten Netzwerk befindlichen Profisafe-Controller austauschen kann, während ihr integrierter Profisafe-Controller (F-Host) mit den Profisafe-Teilnehmern eines unterlagerten Ethernet-Netzwerks verbunden ist. Der AXC F 3152 lässt sich somit um vier XT-Erweiterungsmodule ausbauen.

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