Safety-over-EtherCAT ermöglicht die Integration der Sicherheitlösung in das Maschinenkonzept

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Safety-over-EtherCAT – So funktioniert die Technologie

Ein erster Prüfgrundsatz für die Prüfung und Zertifizierung von Bussystemen für die Übertragung sicherheitsrelevanter Nachrichten wurde erstmals vom Fachausschuss Elektrotechnik des HVBG im Jahre 2000 vorgestellt. Dieser Prüfgrundsatz in der aktuellen Version [GSET26] ist Grundlage für die internationale Norm preIEC 61784-3.

In dieser Norm werden unter anderem folgende Fehlerannahmen für ein solches Netzwerk getroffen: Verfälschung, Wiederholung, Vertauschung, Verlust, Verzögerung, Einfügung, Maskerade und falsche Adressierung von Nachrichten. Alle diese Fehler müssen von einem Sicherheitsprotokoll über geeignete Maßnahmen beherrscht werden, d. h., sie müssen entsprechend der angestrebten Sicherheitskategorie aufgedeckt werden.

Besonders die Annahme der Verzögerung von Nachrichten gewinnt für Ethernetbasierte Systeme an Bedeutung. Durch die Verwendung von Infrastrukturkomponenten wie beispielsweise Switche oder Router, die nicht sicherheitsrelevant abgenommen werden, besteht grundsätzlich die Möglichkeit, dass Nachrichten verzögert werden. Selbst eine Zeitüberwachung (Watchdog) der eintreffenden Nachrichten ist nicht ausreichend.

In der Grafik ist eine Producer-Consumer-Beziehung dargestellt. Der Consumer überwacht das zyklische Eintreffen der Nachrichten vom Producer mit Hilfe eines Watchdogs. In der Netzwerkkomponente werden die Nachrichten aber in jedem Zyklus um ein Δt verzögert, dass nicht von der Zeitüberwachung erkannt wird. Wenn sich diese Verzögerung über mehrere Zyklen aufsummiert, dann kann der Consumer nicht erkennen, dass eine Nachricht bereits über das erlaubte Maß hinaus veraltet ist. Im Extremfall heißt das, dass eine Not-Aus-Anforderung eines Sensors (Producers) erst nach Minuten am Antrieb (Consumer) gemeldet wird.

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