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Schleifringe übertragen Leistung und Daten von einer stationären Einheit auf rotierende Objekte, wo Kabel mit ihren festen Verbindungen aufgrund der Bewegung nicht zum Einsatz kommen können. Oftmals haben solche Schleifringübertrager in der Vergangenheit geholfen, Herausforderungen in Design und Konstruktion drehender Anwendungen wie Drehtische zu lösen. Gleichzeitig eignet sich Ihr Funktionsprinzip, das eine dauerhafte elektrische Kontaktgabe erfordert, nur bedingt für die Übertragung von Daten: Stellen kurze Unterbrechungen in der Stromversorgung in der Regel keine Probleme dar, bedeuten sie in der Datenkommunikation zwischen Steuerungen verspätete oder verlorene Telegramme, die zu Fehlern und in der Folge häufig zu Stillständen der Anlagen führen. Ein weiterer Nachteil von Datenübertragung über einen Schleifring ist der Verschleiß durch das Schleifen der Materialien aneinander.
Für die reine Stromübertragung bleiben Schleifringe und Drehdurchführungen eine gute Alternative. Sie lassen sich optimal zum Beispiel mit Funklösungen ergänzen. Im Ergebnis sind Stromübertragung und Datenkommunikation dann getrennt, was sich positiv auf die Stabilität der Lösung auswirkt und EMV-Störungen reduziert. In der Regel ist die Kombination von Schleifringen für die Stromversorgung mit Funklösungen zur Datenkommunikation auch deutlich preiswerter als Schleifringsysteme, die gleichzeitig Strom sowie Ethernet-Protokolle wie Profinet übertragen können. Dieser Retrofit sorgt für eine schrittweise Modernisierung bestehender Schleifringübertragungen ohne hohe Investitionshürden
Je nach Auswahl der DATAEAGLE Funksysteme sind bei einer kabellosen Daten-Kommunikation bis zu 3000 Meter möglich. Mit Bluetooth sind Reichweiten bis zu 1000 Meter mit Sichtverbindung möglich. Für größere Distanzen kommen die Funktechnologien 869 MHz und 915 MHz zum Einsatz.
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Das Black-Channel-Prinzip erlaubt die Übertragung sicherer und nicht sicherer Prozessdaten über dieselben Netzwerke- oder Busleitungen. Unabhängig von auf dieser Leitung verwendeten regulären Datentransportmechanismus können Safety-Komponenten Daten mittels eines isolierten sicheren Protokolls übertragen, das den darunter liegenden Netzwerk-Kanal durchtunnelt. Da es sich bei sicheren Feldbussen um reine Applikationsprotokolle ohne eigene physikalische Eigenschaften handelt, sind die verfügbare Bandbreiten und Zykluszeiten vom verwendeten Datentransportprotokoll abhängig. Mögliche Übertragungsfehler sind bekannt und in den relevanten Normen IEC 61784-3 und IEC 61508 angeführt.
Das PROFIsafe-Protokoll hat keine Rückwirkung auf die Standard-Busprotokolle. Es soll so unabhängig wie möglich vom jeweiligen Übertragungskanal sein, gleich ob Kupferkabel, Lichtwellenleiter, Rückwandbus oder drahtlos. Weder die Übertragungsraten noch die jeweilige Fehlererkennung spielen eine Rolle. Für PROFIsafe sind die Übertragungskanäle lediglich „Black Channels”.
Wireless PROFIsafe – Black-Channel
Ganz gleich ob für eine Kran-Steuerung, die Not-aus-Übertragung einer Produktionsmaschine oder andere sicherheitsrelevante Kommunikation: PROFIsafe hat sich als Standard für funktional sichere Kommunikation etabliert und ist seit 2007 unter der Bezeichnung IEC 61784-3-3 internationale Norm. Über das sicherheitsgerichtete Protokoll werden Daten zwischen einer Sicherheitssteuerung (F-PLC bzw. F-Host) und Feldgeräten (F-Devices) übermittelt. Während Steuerung und Device in der Regel sicherheitsgerichtete Komponenten sind und entsprechend zertifiziert sein müssen, hat PROFIsafe gemäß Systembeschreibung keine Rückwirkung auf die eingesetzten Standard-Busprotokolle: ob mit Industrial Ethernet (PROFINET IO), per RS485 (PROFIBUS-DP), über Backplanes oder Wireless – das verwendete Verfahren für die Datenübertragung hat keinen Einfluss auf die Sicherheits-Einstufung. Es handelt sich bei den Übertragungskanälen lediglich um sogenannte „Black Channels“, von denen die tatsächliche PROFIsafe-Anwendung komplett unabhängig aufgebaut ist. Dem entsprechend heißt es auch in der PROFIsafe Systembeschreibung: Eine drahtlose Übertragung ist zulässig, solange eine ausreichende Verfügbarkeit (keine Fehlauslösungen) und IT-Sicherheit (Security) gewährleistet sind.
Das heißt also, dass die Verwendung von Wireless-Technologien ebenso wie andere Funktechnologien auch qua Definition vorgesehen und möglich ist. Sowohl die Sicherheitssteuerung als auch das Remote-IO-System – zum Beispiel ein Safety-Switch – beinhalten das Safety-Protokoll. Die Schnittstelle dazwischen ist lediglich der Kanal zur Übertragung der Sicherheitsinformationen. Dem entsprechend ist für das drahtlose Gerät keine Sicherheitszertifizierung notwendig und es wird behandelt wie andere Infrastrukturkomponenten, beispielsweise Switches oder Kabel. Das spart beim Einsatz einer Black-Channel-Lösung die Neuberechnung oder Nachprüfung des Sicherheitslevels (SISTEMA).
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