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Funktionale Sicherheitstechnik


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BiSS goes Safety open-source, volldigital, bidirektional und sicher.

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Ansprechpartner

Filippo Zerbo
Tel.: +49 7720 3903-80

Technische Anfrage
info@kuebler.com


Die Kommunikation zwischen Drehgeber und der Auswerteeinheit ist ein entscheidender Faktor für eine störungsfreie und zuverlässige Regelung von Maschinen und Anlagen.
Somit stellt sich die Frage welche Schnittstelle die passende für die jeweilige Applikation ist. In der elektrischen Antriebstechnik gehören sicherheitsgerichtete Schnittstellen derzeit zu den bedeutendsten Innovationstrends. Eine Tendenz, der Kübler mit neuen Drehgeberlösungen begegnet. Der Sensorikhersteller hat für seine Zielbranchen Antriebs- und Aufzugstechnik frühzeitig auf die volldigitale Spezialschnittstelle BiSS gesetzt, deren Eigenschaften sie als bidirektionales Motor-Feedback-System für Linear- und Rotationsachsen prädestiniert. Heute ist das Unternehmen überzeugt, dabei den richtigen Riecher gehabt zu haben: Ist doch das Open Source Protokoll mittlerweile aus diesem Branchen nicht mehr wegzudenken. Mit den Protokoll-Erweiterungen "BiSS-Safety" lassen sich Automatisierungssysteme realisieren, die allen Anforderungen an Funktionale Sicherheit entsprechen und dabei eine nicht gekannte Flexibilität und Kosteneffizienz aufweisen.

Vom Pionier zur etablierten Schnittstelle

Kübler gehört mit seinen Absolut-Drehgebern für die Antriebstechnik zu den Pionieren unter den Anwendern der bereits 2002 am Markt vorgestellten Open-Source-Schnittstelle BiSS. Das Protokoll überträgt Daten zu Position und Status in Echtzeit und damit schneller als Feldbus- oder Ethernet-Systeme. Bei Kübler ist das mittlerweile etablierte Interface heute weit mehr als nur ein Protokoll. Innerhalb der Antriebs- und der Aufzugstechnik ermöglicht BiSS bei Drehgebern die für die Branchen entscheidenden Eigenschaften. Gerade die jüngste Erweiterung der Schnittstelle, BiSS Safety belegt dies eindrucksvoll. Die Safety Drehgeber von Kübler bieten einem erheblichen Mehrwert angesichts der strengen Sicherheitsanforderungen vor allem mit der neue Schnittstelle BiSS Safety, die bis SIL3 zertifiziert ist und ohne eine Änderung der Systemarchitektur eingesetzt werden kann. BiSS-Systeme bestimmen nicht nur das hier und jetzt, sondern auch im Zuge von Industrie 4.0 wird BiSS seine Stärken unter Beweis stellen können.

BISS-Safety: typisch BiSS - und doch neu

Innerhalb der Vielzahl an Lösungen und - in der Mehrzahl proprietären - Systeme hat sich BiSS im innovativen Umfeld nicht zuletzt aufgrund seiner Anpassungsfähigkeit einen Namen gemacht. Flexibel reagiert die BiSS-Schnittstelle stets auf neue Herausforderungen, da das System vorausschauend entwickelt wurde. Dies gilt auch für den weiteren Innovationsschritt des Protokolls, BiSS Safety. BiSS Safety basiert zu 100 Prozent auf BiSS-C. Das heißt, der äußere Aufbau bleibt eine Punkt-zu-Punkt-Verbinding wie bei BiSS-C. Geräte-intern werden jedoch zwei unabhängige Sensoren bei der Erzeugung der Positionsdaten und der Absicherung der Übertragung verwendet. BiSS Safety nutzt den ‚Black Channel‘-Ansatz zur sicheren Übertragung. Dabei werden in einem Zyklus zwei unabhängige Positionsworte gemeinsam übertragen: die Positionsdaten für die Regelung (Control Position Word) und die Positionsdaten für die Sicherheitsüberwachung (Safety Position Word). Beide Sensoren nutzen innerhalb des Gerätes die BiSS-Busstruktur und erfassen zeitgleich die jeweilige Position. Das Control Position Word (CPW) bietet eine erhöhte Auflösung für exakte Regelungsanwendungen und ist mit Statusinformationen und CRC-Polynom identisch mit dem Positionswort eines Standard-BiSS-Encoders. Je nach Anwendung kann das CPW direkt von einem Antriebsregler verarbeitet werden.

Das Safety Position Word (SPW) liefert die Position für den Vergleich mit dem CPW und bietet zusätzlich zu den Standard-Statusinformationen einen ‚Sign-Of-Life‘ Counter. Dieser Counter unterscheidet einen einmaligen Startzustand ‚0‘ und fortlaufende gezählte Zyklen 1 bis 63. Durch die standardisierte Länge von 6 Bit sind bei typischen Zykluszeiten Zeiträume im Millisekunden-Bereich eindeutig abgedeckt. Das CRC-Polynom im SPW mit 16 Bit erlaubt zusätzlich eine hohe Fehlererkennungsrate beziehungsweise Hamming-Distanz.
Vertauschungsfehler oder Wiederholungsfehler sind durch den unterschiedlichen Aufbau von CPW und SPW, kombiniert mit der seriell angeordneten BiSS-Hardware-Struktur, eindeutig identifizierbar. Bei BiSS Safety werden zur Überprüfung der Übertragung die beiden unabhängigen Positionswerte von CPW und SPW verglichen.
Für den Hersteller von BiSS Safety Antriebsregler bleibt die Infrastruktur für Datenübertragung und Identifikation erhalten. Die Kommunikation muss nach Sicherheitsgesichtspunkten im Antriebsregler umgesetzt und überwacht werden. Hierfür ist bereits vorhandene Hardware für BiSS Safety nutzbar, existierende Konzepte sind übertragbar.
Der Safety Communication Layer von BiSS Safety wurde 2015 vom TÜV Rheinland überprüft und nach DIN EN 61784-3:2010-02 zur Eignung für sicherheitsrelevante Kommunikation bis einschließlich SIL3 folgend der IEC 61508:2010 bestätigt.






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