La sicurezza sui fieldbus: anche la comunicazione è sicura Micaela Caserza Magro Università di Genova Micaela.caserza@unige.it
Che cosa è la sicurezza funzionale La Sicurezza Funzionale è: Porzione della sicurezza globale correlata al processo/macchinario che dipende dal corretto funzionamento di Sistema di Sicurezza e di Altri Livelli di Protezione La Sicurezza Funzionale porta come risultato una limitazione al rischio di: - Incidenti o morti di persone - Conseguenze disastrose per l ambiente - Distruzione delle attrezzature e dei beni necessari per la produzione NOTA: un applicazione di sicurezza tratta dei primi due aspetti, il terzo è a discrezione dell utilizzatore
Alcune definizioni Funzione di Sicurezza Strumentata (SIF): funzione di sicurezza con uno specifico livello di sicurezza, necessaria per raggiungere o mantenere lo stato sicuro, che può essere una funzione di protezione o di controllo Sistema strumentato di sicurezza (SIS): sistema di sicurezza utilizzato per realizzare una o più funzioni di sicurezza strumentata. Un SIS è composto da una qualsiasi combinazione di sensori, logic solver ed elementi finali Altri livelli di protezione: livelli di protezione distinti e separati dal SIS e che non utilizzano SIS
SIS e BPCS (Basic Process Control System)
Catena di sicurezza il modello
Architettura cablata
L evoluzione Prestazioni affidabilistiche Micro controllori e software Meccanismo di riconoscimento errore Ampie installazioni -> lungo tempo di esercizio
La catena di sicurezza con fieldbus di sicurezza Layer di comunicazione safety sopra Layer 7 CERTIFICATO SIL 3
La situazione oggi
Che cosa è il profilo di comunicazione safety I profili safety sono una tecnologia supplementare per reti do comunicazione industriale seriale ed Etherent. Questa tecnologia riduce la probabilità residua di errore della trasmissione dati tra un controllore fail-safe ed i dispositivi fail-safe.
I vantaggi dell integrazione Riduzione materiali di cablaggio Una sola CPU Coesistenza di un programma standard e fail-safe Unico bus di comunicazione Un solo ambiente di programmazione Prestazioni in accordo ai limiti IEC 61508 Possibilità di implementare logiche di safe per rallentare
Alcuni profili di comunicazione «safe» IEC 61784-3
PROFIsafe È un layer aggiuntivo sopra i protocolli esistenti PROFIBUS e PROFINET Riduce la probabilità di errore di trasmissione tra un F-Host e un F-Device Coesistenza messaggi standard e messaggi di safety sullo stesso mezzo Mezzi trasmissivi supportati: rame, fibra ottica, wireless e backplane Certificato fino a SIL3, secondo IEC 61508 13
14 Approccio Black Channel
15 Il layer di Profisafe
16 Profisafe: elementi HW e SW
Peculiarità Profisafe Consecutive numbering Data integrity checks Wacth-dog Codename 17
18 Meccanismi di protezione
19 Formato dati ProfiSafe
Contenuti del frame Profisafe - F-Input/Output Data: questi dati sono definiti in fase di configurazione dai parametri di sicurezza definiti nel GSD file del dispositivo. La massima lunghezza può essere di 12 byte (applicazioni factory) o di 123 byte (applicazioni di processo) - La lunghezza di 12 byte richiede un CRC di 3 byte - La lunghezza di 123 byte richiede un CRC di 4 byte - Status Byte: inviato se il messaggio è trasmesso da un F-device - Control Byte: inviato se il messaggio è trasmesso da un F-Host - Lo status/control byte è utilizzato per la sincronizzazione tra il mittente ed il destinatario - Il Consecutive Number non è trasmesso nel messaggio ProfiSafe. Ogni dispositivo ha il proprio contatore interno che viene sincronizzato dal Status/control byte. La correttezza della sincronizzazione concorre a scrivere il CRC 20
21 Cicli di comunicazione ProfiSafe
22 Architettura Safety
F-Host 23 I servizi F-Host Durante start-up valori settati a valori fail-safe Durante un errore valori settati a valori fail-safe Possibilità di attivare safe state che non siano la de-energizzazione, ma un rallentamento Un errore di comunicazione dello stack PROFIsafe causa il passaggio allo stato di failsafe
Le famiglie degli F-Device Remote I/O Remote I/O F-Gateway Manufacturing Optical sensor Drives Gas and fire sensor Process Level switches PA device ESD valve Robots Pressure transmitter 24
25 Come configurare ProfiSafe
26 Come configurare ProfiSafe
Conclusioni