Az IEC 61508 szabvány definiálja a „black channel” (fekete csatorna) fogalmát. A kommunikációs technikában ez alatt egy nem biztosított vagy nem alkalmazásspecifikus tulajdonságokkal rendelkező kommunikációs csatornát értünk. A black channel a black channel elv központi eleme, amelynél a kommunikációs csatorna említett kiinduló tulajdonságai ellenére szavatolni kell a biztonságos kommunikációt.
Hogyan működik a biztonsági kommunikáció a black channelen keresztül?
A funkcionális biztonságtechnika területén a „black channel” témakörénél főleg a biztonsági vonatkozású jelek szabványos kommunikációs médiumokon (pl. Ethernet vagy WLAN) történő átvitele a fő kérdés. Alapvetően a biztonsági vonatkozású jelek átvitele történik A pontból B pontba. Ez lehet pl. egy vészleállító berendezés jele, amelyet a biztonsági vezérlőhöz kell továbbítani. Természetes elvárás, hogy a biztonsági vonatkozású jelek továbbítása a standard jelekkel együtt egy közös hálózaton történjen.
Vagyis a feladat a funkcionális biztonságtechnika integrálása a meglevő hálózatba. Ezen a módon többek között el lehet kerülni a többlet vezetékezési ráfordításokat, és minimalizálni lehet a költségeket. A már meglevő hálózatokat azonban általában nem a funkcionális biztonság követelményeinek megfelelően fejlesztették ki. Emiatt különböző hibaesetek következhetnek be.
Lehetséges kommunikációs hibák:
- táviratok megismétlése,
- táviratok elvesztése,
- táviratok beillesztése,
- táviratok téves sorrendje,
- táviratok meghamisítása,
- táviratok késlekedése,
- táviratok hibás címzése.
Milyen az IEC 61508 szerinti biztonsági rendszer felépítése?
A meglevő hálózat védelme nem megfelelő, ezért ezen a helyen egy biztonsági protokoll fölérendelése szükséges. A biztonsági protokoll a standard protokoll fölé rendelve működik. Mechanizmusokat kell integrálnia, hogy minden lehetséges hiba vagy több hiba kombinációja felismerhető és elhárítható legyen.
A fölérendelt PROFIsafe protokoll gondoskodik az adatok integritásáról
Példák a hibafelismerő intézkedésekre:
- a táviratok folyamatos számlálója a helyes sorrend garantálására,
- felügyelet ellenőrző összegek (CRC) segítségével az adatok meghamisításának megakadályozására,
- a „watchdogok“ elindulnak minden egyes új távirattal a késlekedések felismerése érdekében.
Ezen hibafelismerő intézkedések és az átviteli hálózattal szembeni hiányzó követelmények segítségével lehetséges az adatátvitel integritásának felügyelete a hálózaton keresztül.
Mi történik a hiba felismerésekor?
Mihelyt megtörténik egy nem tolerálható hiba felismerése, a rendszerek már csak helyettesítő értékekkel számolnak. Konkrétan a kommunikáció zavara esetén a biztonsági vezérlő a „0“ helyettesítő értékkel számol. Ez történhet pl. egy biztonsági bemenet esetében nem működtetett vészleállítás esetén. Ez azt jelenti, hogy a rendszer a „0” biztonságos állapotot feltételezi, mintha működtették volna a vészleállítást. A kimeneti irányban a kimeneti modul felügyeli az adatok integritását. Hiba észlelése esetén helyettesítő értékek kiadása történik. Ebben az esetben a modul minden biztonsági kimenete kikapcsol, így a funkcionális biztonság teljesül.
Ez a funkcionalitás a vezeték nélküli összeköttetéseken keresztüli adatátvitelnél is biztosított. Mihelyt a hálózat lehetővé teszi pl. a WLAN-on vagy bluetoothon keresztüli átvitelt, a biztonsági vonatkozású adatok is átvihetők. Ennek során esetleg figyelembe kell venni a csökkentett sávszélességet, illetve a hosszabb átviteli időt. A biztonsági jelek telephelyen túlnyúló átvitele is lehetséges egy felhőalapú szolgáltatáson keresztül.
Sokfelé elágazó létesítményekhez: a biztonsági vonatkozású jelek átvitele felhőalapú szolgáltatásokon keresztül
Milyen hatással van a black channel a gépek és berendezések rendelkezésre állására?
A modern, előírás szerint telepített hálózatok nem jelentenek kihívást a rendelkezésre állás vonatkozásában. A pl. hiányosan telepített, lezáró ellenállások nélküli, visszaverődésekkel vagy nem megfelelő potenciálkiegyenlítéssel kivitelezett PROFIBUS DP berendezések azonban ettől még nem lesznek jobbak. A rendelkezésre állás feltételezhetően csökkenni fog.
A black channel elv ötlete lehetővé teszi a biztonsági és a standard jelek közös átvitelét szinte bármilyen átviteli médiumon. Az elv a modern funkcionális biztonságtechnika alapja.
