작업의 안전 개념(The Safety at Work Concept)과 AS-Interface

AS-Interface는 예를 들어, 비상시 작업종료 관리와 같은 안전 지향적 어플리케이션에 대한 사양으로의 확장을 시도하고 있다. 시스템 고유의 단순성을 계속 유지하면서 안전 기능 시스템을 통합시키고 있다. 표준 구성요소는 안전 지향 장치와 하나의 네트워크에 공존할 수 있다. 이것은 (전반적인) 안전감시 및 안전 슬레이브의 도움으로 가능하다. EN954-1에 따르는 안전범주 4에 대한 어플리케이션이 실현 가능하다.

모든 버스 시스템은 정상 작동 모드에서 충분한 안전을 제공한다고 말하지만, 요즘 안전 지향적 메시지는 보통 일반배선을 통해 전송되고 안전을 보장 받는다. 따라서 모든 사용 가능한 버스 시스템은 이에 고유한 솔루션으로 안전 기술을 통합시키려 한다.

AS-Interface의 경우 우선적인 작업 영역은 바이너리 센서 및 액츄에이터의 네트워킹이며 이것들은 종종 안전지향적 어플리케이션에서 사용된다. 그 예로는 기계 스위치, 보호장치 감시, 비상 중지 스위치 또는 ’안전 영역 보호’ 또는 ’안전 영역 침범’을 나타내는 안전한 바이너리 출력을 갖는 안전등막이 및 안전등 격자와 같은 더 복잡한 장치들이 있다.

표준 어플리케이션에 정상적으로는 관련이 없는 에러 소스는 안전 지향적 메시지를 전송하는 경우 발췌되어야 한다. 이러한 소스에는 다음과 같은 것이 있다.

– 예를 들어, 메시지의 내용이 생성되거나 처리될 때 잘못이 있더라도 통신은 명백히 올바른 것으로 남아있기 때문에 버스진단에 의해 인식될 수 없는 슬레이브 하드웨어의 실패

– 인식되지 않은 Telegram 장애 또는 시스템의 가용성 저하의 결과를 가져오는 전송의 교란

– 잘못된 처리 또는 잘못된 반응을 일으키는 마스터 또는 높은 수준의 제어 장치(예, PLC)에서의 하드웨어 실패

안전 범주에 따라, 다중 결함으로 인해 안전기능이 손실되지 않아야 할 필요가 있다.

안전 장치 어플리케이션에서, 전체 데이터 체인(전송 및 처리를 통한 메시지 생성에서 시스템의 반응까지)의 신뢰성이 절대적으로 필요하다. 가장 약한 연결이 체인의 신뢰성을 결정한다. 이것은 하나 또는 모든 연결에 추가적인 ”연결”을 평행하게 삽입함으로써 얻을 수 있다.

이것은 때로 중복을 도입하고 중복 채널의 결과를 비교함으로써 수행한다. 그러면 동시 실패의 확률은 모든 단일 링크 실패의 확률의 곱이며 따라서 매우 낮은 수치에 이른다.

분명 이 절차는 체인의 가장 약한 결합에서 시작한다. 안전 기술을 사용하면 항상 구성 요소의 실패를 고려해야 하기 때문에 때로 이것은 많은 구성 요소를 갖는 별도의 스위치가 있어야 함을 의미한다. 위험이 드러난 전통적인 전송 방법의 경우, 그 방법을 이중화하거나 추가적으로 감시하는 방법이 현실화되었다. (예, 폐쇄 접촉 또는 배타적 OR 접촉으로 바이어스 전류 감독)

중복을 사용하여 버스 제어 자동 프로젝트를 구축하는 경우 슬레이브(및 필요한 슬레이브 주소), 버스 구조, 마스터 및 제어 장치의 이중화를 수반하기 때문에 비용이 크게 증가하게 됩니다. 또 다른 대안은 버스 구조를 이중화하는 것이다. 필드버스는 하드웨어의 중복 없이 체인의 연결을 강화하는 식으로 데이터 전송의 안전을 부분적으로 증가 시킨다.

안전 지향적 메시지를 위한 AS-Interface

‘작업 안전’이라는 개념 안에서 AS Interface의 작동 방식은 상이하다. ASInterface는 일차적으로 주변의 바이너리 장치에 대해 사용되기 때문에, “경고” 및 이에 의해 트리거되는 위험을 발생할 수 있는 모든 운동의 전원 차단(일반적인 ”비상 정지 상황”)이 안전 기술에서 강조된다.

동시에, 에러 인식 및 수정 메커니즘뿐만 아니라 시스템의 가용성을 처음부터 비차폐 선에 대해 설계해야 했기 때문에 ASInterface는 데이터 전송이 이미 표준 솔루션에 대해 매우 높은 수준의 신뢰성에 도달했다는 편안한 상황에 있다. 따라서, ASInterface 프로토콜은 안전 지향적 메시지를 위해 변경할 필요가 없다.

버스상에서 그리고 안전 모니터를 통해 전송되는 동적 신호를 통해 요구되는 안전수치를 증가 시킨다. 이 모니터는 안전 지향적 메시지를 처리해야 하는 추가적인 범용 요소 네트워크로 도입된다. 이것은 마스터와 슬레이브간의 데이터 소통량을 감시, 안전 지향적 슬레이브의 메시지 추출, 그리고 다음과 같은 경우에 비상정지 기능을 트리거한다.

– “경보”가 어플리케이션에서 전송되고 있는 경우(비상 정지 버튼의 누름, 제한 스위치의 개방, 안전등 커튼의 중단 등)

– 모니터가 어플리케이션 에러를 등록한 경우(슬레이브, 메시지 전송 또는 처리의 결함).

이 개념에서, 제어 장치 및 마스터는 안전 기술 영역에서 제외되었다. 이들은 특수한 요구를 만족시킬 필요가 없으며 표준 및 안전 지향적 메시지를 처리할 수 있다. 그들의 프로토콜이 동일하기 때문에, 둘 모두는 동일 네트워크 내에서 전송될 수 있다. 이것은 개방적이고 제조업체 독립적인 시스템이 제공하는 상이한 마스터 개발 때문만 아니라 사용자에게 많은 기회를 제공하기 때문에 AS Interface에게 있어서 중요한 요소가 된다.

– 구성 요소(마스터, 커플러, 전원, 슬레이브, 중계 장치)의 사용 가능한 스펙트럼은 계속 사용할 수 있다. 범용의 안전 모니터 및 안전 지향적 슬레이브가 새로이 추가되었다.(그림 3)

– 표준 및 안전 지향적 구성 요소의 혼합 작동이 동일 네트워크 내에서 언제나 가능하다.

아이씨엔 매거진 2006년 창간준비호