Kopplung von Sicherheitsprotokollen in verzweigten Netzwerken Einfach sicher verbunden

Durch wachsende Anforderungen und sich ständig erweiternde Aufgabenbereiche in der Automatisierung ergeben sich immer komplexere und stärker verzweigte Netzwerke. Im Safety-Bereich besteht daher großer Bedarf an einer effizienten Koppelung sicherer Netze. Hierfür entwickelte das Unternehmen Bihl+Wiedemann vor einigen Jahren „Safe Link“, eine sichere Koppelung über die Ethernet-Schnittstelle seiner AS-Interface Gateways mit integriertem Sicherheitsmonitor. Mit Safe Link lassen sich mehrere sichere AS-i Netze einfach miteinander verbinden, selbst wenn diese in Anwendungen mit unterschiedlichen Feldbussen integriert sind. So können fast 2000 Slaves quer durch alle angeschlossenen AS-i Netze direkt miteinander kommunizieren – völlig unabhängig vom technologischen Gesamtkonzept der Anlage. Und auch der unmittelbare Zugriff auf die Ein- und Ausgangsdaten aller beteiligten Maschinen ist jederzeit gewährleistet.

Technikwelten verbinden

Damit Anwender auch abseits von AS-i von der Safe-Link-Technologie profitieren können, hat Bihl+Wiedemann eine Lösung entwickelt, die zwei wichtige Safety-Protokolle sicher miteinander koppelt: das PI-Sicherheitsprotokoll Profisafe über Profinet und die ODVA-Variante CIP Safety über EtherNet/IP.
Die Lösung besteht aus zwei AS-i 3.0 Gateways mit integriertem Sicherheitsmonitor, die über Safe Link miteinander verbunden sind. Das AS-i 3.0 Profisafe über Profinet Gateway BWU3367 sammelt die sicheren Signale aus der PI-Welt ein, während das AS-i 3.0 CIP Safety über EtherNet/IP Gateway BWU3683 denselben Job für die ODVA-Welt erledigt. Die Kommunikation zwischen den Gateways beziehungsweise die „Übersetzung“ der jeweiligen Signale erfolgt dann über Safe Link. Dadurch sind sichere Signale aus dem einen Netz auch im jeweils anderen Netz nutzbar.

Automatische Konfiguration

Bei der Kommunikation zwischen den beiden Gateways können bis zu 16 Byte übertragen werden. Die sichere Koppelung der Geräte erfolgt über eine automatische Konfiguration in der Konfigurationssoftware ASIMON360 von Bihl+Wiedemann. Dazu müssen lediglich die zu koppelnden Gateways ausgewählt werden – alles andere geschieht automatisch im Hintergrund.

Um die sichere Koppelung zwischen Profisafe und CIP Safety zu realisieren, passte Bihl+Wiedemann in einem größeren Entwicklungsprojekt die Hard- und Firmware der entsprechenden Gateways an die neuen Anforderungen an. Mathias Bachmann, Produktmanager bei Bihl+​Wiedemann, erzählt: „Normalerweise übertragen wir im Rahmen von Safe Link 4 Byte. Um bis zu 16 Byte sicher zwischen den Geräten übertragen zu können, haben wir uns entschieden, das EtherNet/IP Gateway komplett neu zu entwickeln. Beim Profinet Gateway gab es ebenfalls eine Reihe von Verbesserungen, um den höheren Anforderungen, die die sichere Koppelung der beiden Safety-Protokolle an die Geräte stellt, gerecht zu werden.“ Aufgrund der wesentlich größeren Menge an zu übertragenden sicheren Daten wurde neben der Übertragungskapazität der Safety-Protokolle auch die der Standard-Feldbuskommunikation erweitert. Parallel wurde die neue Funktionalität auch in die Konfigurationssoftware von Bihl+Wiedemann integriert, wobei Wert darauf gelegt wurde, dass die sichere Koppelung von CIP Safety und Profisafe genauso einfach konfigurierbar ist, wie die Anwender es von den anderen Funktionalitäten gewohnt sind.

100-fach höhere Rechenleistung

Die Weiterentwicklung der beiden AS-i Safety Gateways erfolgte auf der Basis einer neuen Hardware-Plattform. Diese arbeitet mit Dual-Core-Prozessoren mit 800 MHz. „Die Rechenleistung unserer Geräte hat sich damit im Vergleich zu den Gateways der ersten Generation um den Faktor 100 erhöht", erläutert Bachmann. „Dank der deutlich vergrößerten Rechenleistung können wir zukünftig auch noch eine zusätzliche OPC-UA-Schnittstelle in unsere Gateways integrieren.“ Die universelle Schnittstelle ermöglicht dann einen Datendurchgriff über alle Automatisierungs-, IT-, MES- und ERP-Ebenen bis in die Cloud hinein. So können Komponenten unterschiedlicher Hersteller in standardisierter Form vernetzt und deren Daten auf mobilen Endgeräten wie Smartphones verarbeitet, analysiert und dargestellt werden. Die höhere Rechenleistung ist aber nicht nur ein Gewinn für Anwendungen in der Smart Factory, sondern bildet auch die Grundlage für die Realisierung aufwändiger Sicherheitskonzepte in immer komplexeren Umgebungen, beispielsweise in der Antriebstechnik oder der Robotik.