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PROFIsafe

PROFIsafe ist ein zertifiziertes Profil für Profibus und PROFINET. Mit SIL 3 (Safety Integrity Level) bzw. Kategorie 4 nach EN ISO 13849-1 erfüllt PROFIsafe die höchsten Sicherheitsanforderungen für die Prozess- und Fertigungsindustrie. Sowohl die sicherheitsgerichtete als auch die Standard-Kommunikation erfolgen über dasselbe Kabel.

PROFIsafe-Protokoll

Schematische Darstellung PROFIsafe-Protokoll  

PROFIsafe-Protokoll

Das PROFIsafe-System ist eine Erweiterung des Profibus- und PROFINET-Systems. Mit dem System können frei programmierbare Sicherheitsfunktionen ausgeführt und die hierfür notwendigen sicheren Ein- und Ausgangsdaten von und zu den sicheren I/O-Geräten übertragen werden.

Die Kommunikation zwischen der sicheren Steuerung und den sicheren Busteilnehmern erfolgt über das PROFIsafe-Protokoll, das dem Standard-Profibus-bzw. PROFINET-Protokoll überlagert wird und die sicheren Ein- und Ausgangsdaten sowie Datensicherungsinformationen enthält.

Black-Channel-Prinzip

Schematische Darstellung vom Black-Channel-Prinzip  

Black-Channel-Prinzip

PROFIsafe verwendet genau wie INTERBUS-Safety das Black-Channel-Prinzip für die Übertragung von sicheren Daten über ein Standardnetzwerk.

Die sicheren Daten, bestehend aus den reinen sicherheitsrelevanten Nutzdaten und dem für die Absicherung notwendigen Protokoll-Overhead werden gemeinsam mit nicht sicherheitsrelevanten Daten über Profibus oder PROFINET übertragen.

Der F-Host in der sicheren Steuerung und das F-Device im I/O-Modul tauschen auf diesem Weg die sicheren Signale aus.

Die integrierten Absicherungsmechanismen schützen vor folgenden möglichen Fehlern:

  • Wiederholung von Nachrichten
  • Verlust von Nachrichten
  • Einfügung von Nachrichten
  • Falsche Reihenfolge von Nachrichten
  • Datenverfälschung
  • Verzögerung von Nachrichten
  • Wiederkehrende Speicherfehler in Switches
  • Vertauschung von Teilnehmern

Reaktionszeit

Schematische Darstellung von der Reaktionszeiten mit dem PROFIsafe-System  

Reaktionszeiten mit dem PROFIsafe-System

Der Mindestabstand der Schutzeinrichtung zur Gefahr ist von folgenden Faktoren abhängig:

  • Verzögerungszeit des Sensors
  • Bearbeitungszeit des Sicherheitsprogramms in der Sicherheitssteuerung inklusive der Netzwerkübertragungen
  • Bearbeitungs- und Filterzeiten in den Ein- und Ausgangsmodulen
  • Verzögerungs- bzw. Nachlaufzeit des Aktors

Die Verzögerungszeiten der Sensoren und Aktoren sind unabhängig vom verwendeten Safety-Protokoll und müssen separat betrachtet werden.

Aufgrund freilaufender, unsynchronisierter Einzelprozesse wird die Reaktionszeit als Summe folgender Werte bestimmt:

  • Watchdogzeit des Eingangsmodules
  • Eingestellte Watchdogzeit des Netzwerkes vom Eingangsmodul zur Steuerung
  • Eingestellte Watchdogzeit der sicheren Steuerung
  • Eingestellte Watchdogzeit des Netzwerkes von der Steuerung zum Ausgangsmodul
  • Watchdogzeit des Ausgangsmodules

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