Профисейф
Profisafe (обычно обозначается как PROFIsafe , как портфель для Profi сети Profi или шины безопасности ) является стандартом протокола связи для передачи важных для безопасности данных в приложениях автоматизации с функциональной безопасностью . Этот стандарт был разработан совместно несколькими производителями устройств автоматизации, чтобы соответствовать требованиям законодателя и IFA к безопасным системам. Требуемая безопасная функция протокола была протестирована и подтверждена TÜV Süd . PROFIBUS Nutzerorganisation eV в Карлсруэ контролирует стандартизацию для компаний-партнеров и организует продвижение этого общего интерфейса.
Структура системы
[ редактировать ]Профисейф [1] [2] определяет, как устройства, связанные с безопасностью ( кнопки аварийной остановки , световые завесы , устройства предотвращения переполнения и т. д.), безопасно взаимодействуют с контроллерами безопасности через Profinet , Profibus или объединительную плату таким образом, чтобы их можно было использовать в задачах автоматизации, связанных с безопасностью. до SIL3 ( уровень полноты безопасности ). Согласно спецификации Profisafe, продукция разных производителей [3] могут быть объединены в безопасную систему.
Актуальность рынка
[ редактировать ]Первая версия Profisafe была выпущена еще в 1998 году. [4] Вторая версия, выпущенная в 2005 году, также позволяла использовать Profinet на базе Ethernet. По данным PROFIBUS Nutzerorganisation eV, к 2023 году в общей сложности почти 21,7 миллиона устройств с Profisafe будут размещены на рынке различными производителями, и еще 2,8 миллиона устройств будут добавляться каждый год. [5] В базу данных PROFIBUS Nutzerorganisation eV в октябре 2022 года внесено 106 различных продуктов от 31 различного производителя. [6]
Принцип работы
[ редактировать ]В Profisafe безопасная связь реализуется через профиль, т. е. через специальный формат пользовательских данных и дополнительный протокол. [7]
Данные, важные для безопасности, передаются с помощью Profisafe. [8] [9] как F-сообщения между F-хостом (контроллером безопасности) и его F-устройством (устройством безопасности) в качестве полезной нагрузки в телеграмме промышленной сети. В случае модульного F-устройства с несколькими F-модулями полезная нагрузка состоит из нескольких F-сообщений. В этом случае Profisafe не предъявляет дополнительных требований к каналу передачи, он считается черным каналом. Поэтому можно использовать различные транспортные протоколы, такие как Profibus или Profinet. Различные каналы передачи, такие как медный кабель, оптоволоконный кабель (FOC), объединительная шина или беспроводные системы. [10] например, WLAN . Ни скорость передачи, ни соответствующее обнаружение ошибок транспортного протокола не играют роли для безопасности.
На следующем рисунке показан формат полезных данных «Блока данных протокола безопасности (SPDU)»: [11]
| передаваемые данные | байт состояния/управления | подпись CRC |
|---|---|---|
| От 1 до 12/13 (макс. 123) байт | 1 байт | 4 байта |
Проверка циклическим избыточным кодом (подпись CRC) рассчитывается по всем локальным параметрам безопасности, передаваемым данным и локально сохраненному контрольному номеру SPDU. Это гарантирует согласованность всей информации от отправителя и получателя без необходимости всегда передавать все параметры.
Номер мониторинга позволяет получателю проверить, все ли сообщения он получил в правильной последовательности. При подтверждении номер мониторинга возвращается отправителю для проверки в течение определенного максимального времени задержки (тайм-аута). Поскольку некоторые компоненты шины, например, коммутаторы, имеют буферную память, для Profisafe был выбран 32-битный номер контроля.
Связь 1:1 между F-Host и F-Device упрощает обнаружение ошибочно направленных F-сообщений. Для этого отправителю и получателю требуется уникальный идентификатор ( кодовое имя ) во всей сети, который используется для проверки подлинности F-сообщений. В Profisafe кодовое имя также называется «F-адрес».
В следующей таблице показано, какие ошибки и по каким показателям можно обнаружить:
| Ошибка | Номер мониторинга | Тайм-аут | Кодовое имя | КПР |
|---|---|---|---|---|
| Дублирование сообщения | Да | |||
| Удаление сообщения | Да | Да | ||
| Вставка сообщения | Да | Да | Да | |
| Изменение порядка сообщений | Да | |||
| Перейти к данным | Да | |||
| Задержка сообщения | Да | |||
| Сообщение маскируется под защищенное сообщение. | Да | Да | Да | |
| Буфер передачи удален (например, в коммутаторе) | Да |
Спецификация
[ редактировать ]Международный стандарт IEC 61508 «Функциональная безопасность электрических/электронных/программируемых электронных систем, связанных с безопасностью» . IEC 62061 Безопасность машин. Функциональная безопасность связанных с безопасностью электрических, электронных и программируемых электронных систем управления и ISO 13849 Безопасность машин. Части систем управления, связанные с безопасностью, также являются основой Profisafe.
Международный стандарт IEC 61784-3. [11] определяет различные протоколы для безопасных систем со сравнимыми свойствами. Profisafe является частью 3 этого сборника стандартов и поэтому определяется как IEC 61784-3-3:2021 CPF 3.
См. также
[ редактировать ]- Функциональная безопасность
- МЭК 61784-3 Сети промышленной связи. Профили. Полевые шины функциональной безопасности.
- МЭК 61508 Функциональная безопасность электрических/электронных/программируемых электронных систем, связанных с безопасностью.
- IEC 62061 Безопасность машин. Функциональная безопасность электрических, электронных и программируемых электронных систем управления, связанных с безопасностью.
- ISO 13849 Безопасность машин. Части систем управления, связанные с безопасностью.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Стрипф, Вольфганг; Бартель, Герберт (2015). Справочник по технологиям промышленной связи - PROFIsafe: Функциональная безопасность с PROFIBUS и PROFINET . CRC Press, Тейлор и Фрэнсис. дои : 10.1201/b17365-29 . ISBN 9781315215488 .
- ^ «Маркетинговый флаер: PROFIsafe — безопасно • интегрировано • открыто» . Profibus и Profinet International. 2019. Заказ №. 4.142 . Проверено 14 февраля 2023 г.
- ^ Примеры применения продукции разных производителей также можно найти здесь: «Кейс-исследования» . Profibus и Profinet International . Проверено 14 февраля 2023 г.
- ^ «10 лет PROFIsafe» . Profibus и Profinet International . Проверено 14 февраля 2023 г.
- ^ «Запись номеров PROFINET и IO-Link» . PROFIBUS Nutzerorganisation eV 14 апреля 2023 г. Проверено 24 июля 2023 г.
- ^ «Поиск продуктов с выбором PROFIsafe» . PROFIBUS Nutzerorganisation eV 2022 . Проверено 17 октября 2022 г.
- ^ «Описание системы PROFIsafe» . Документация . Профинет Интернешнл. 2016 . Проверено 01 апреля 2020 г.
- ^ «Функциональная безопасность» . Учебные модули . Университет Профинет . Проверено 02 апреля 2020 г.
- ^ Виламовский, Богдан; Ирвин, Дэвид (2011). Справочник по промышленной электронике — Profisafe . CRC Press, Тейлор и Фрэнсис. дои : 10.1201/9781315218434-56 . ISBN 9781439802892 . S2CID 240133930 .
- ^ Акерберг, Йохан; Райхенбах, Ф.; Бьоркман, Матс (2010). Обеспечение критически важной для безопасности беспроводной связи с использованием WirelessHART и PROFIsafe . Новые технологии и автоматизация производства (ETFA). IEEE. 10.1109/ETFA.2010.5641253.
- ^ Перейти обратно: а б «Промышленные сети связи – Профили – Полевые шины функциональной безопасности» . Международная электротехническая комиссия (МЭК). 2021. МЭК 61784-3-3 . Проверено 24 июля 2023 г.