TIA WLAN Access Point für Safety Signale

[Michl33]

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Hallo zusammen,

für eine neues Projekt wollen wir Safety Signale zwischen mehreren CPUs über WLAN austauschen.
In einem abgesperrten Bereich haben wir mehrere Maschinen und auf jeder von dieser befindet sich eine 1512 F CPU die mit einem W734 Client verbunden ist.
Außerhalb des Bereichs befindet sich auch eine SPS (1517-F ) die mit den Maschinen kommunizieren muss.
Diese wird direkt mit einem Access Point verbunden auf den sich auch die Clients über Wlan verbinden sollen.

Nun zu meiner Frage: Muss dieser Access Point bestimmte Anforderungen für den Datenaustausch der Safety Signale erfüllen oder kann man da "jeden" Access Point dafür verwenden? Die Frage kommt daher da wir vermutlich nicht bei jedem Kunden einen Access Point installieren können und da dann die bereits vorhandenen Access Points verwenden werden...sofern das halt möglich ist.


Lg Michael

 

[maxder2te]

Heikles Thema.

Sobald du garantierte Reaktionszeiten < 1s realisieren willst, kommst du um spezielle Access Points von Siemens nicht herum.
Stichwort: iPCF

 

[Michl33]

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Hallo,

an die Accesspoints von Siemens mit iPCF (Scalance W774) haben wir auch schon gedacht aber haben uns aktuell dagegen entschieden.
Soweit ich mich erinnere ist da das Problem das bei aktivierter iPCF Funktion die Datenrate recht stark minimiert wird und wir den Accesspoint nicht nur für die Safety Signale verwenden sondern auch für die Kommunikation von unserer übergeordneten Software.

Das mit der Reaktionszeit ist so eine Sache.
Der abgesperrte Bereich wird von einer Schutztür überwacht welche an die äußere Steuerung angeschlossen ist.
Diese soll dann einfach die Maschinen sicherheitsgerichtet abschalten wenn die Tür geöffnet wird.
Ich weiß jetzt nicht was da die Reaktionszeit sein muss da unsere Schutztür keine Zuhaltung hat aber dafür verriegelt ist und das Ziehen des Schlüssels sicher abgefragt wird.
Daher dauert das öffnen der Schutztür auch mindestens 3 Sekunden.

Lg Michael

 

[maxder2te]

Also, so wie ich das verstehe ist es eine Anlage mit Fahrzeugen in einem abgeschlossenen Bereich ohne Eigensicherheit, also ohne Laserscanner usw.

Im Prinzip musst du 2 Dinge betrachten:
1. Not-Halt
2. Betreten des Gefahrenbereichs

Das Thema Reaktionszeiten wird immer dann schlagend, wenn es um die Übetragung eines Not-Halt geht. Da muss man sich halt ansehen, was passieren kann. Wenn die Fahrzeuge mit 2 m/s fahren können, und du überwachst die Not-Halt Übertragung mit 500 ms, wirds schon spannend, kann aber durchaus ok sein.
Beim Thema Betreten des Gefahrenbereichs ist das mit den Reaktionszeiten nicht ganz so tragisch, da man durch Einhaltung geeigneter Sequenzen garantieren kann, dass ein Zutritt nur möglich ist, wenn alle Fahrzeuge stehen. Man muss sich halt die ganzen Ausfall-Szenarien durchüberlegen.

Bei der Wahl der Access-Points musst du auch noch das Übertragungsprotokoll festlegen. Nutzt du Profinet-RT über WLAN, dann kannst du das Mitbenutzen eines Kunden-WLAN vergessen, das ist technisch und organisatorisch gar nicht darstellbar. Da bleibt dir nur der eigene Access-Point. Nutzt du Flexible F-Link, dann ist das über ein herkömmliches WLAN zumindest machbar, aber zum Einen lassen das die meisten IT-Abteilungen ohnehin nicht zu, zum Anderen hast du Komponenten in der Kommunikationskette, die du weder kennst noch deren Timing du im Griff hast. Machbar ist es, empfehlenswert nicht.

Zuletzt kommt noch das Thema Timing. Die iPCF-tauglichen Geräte garantieren dir zwar einen gewissen Mindestdurchsatz und eine Priorisierung von Profinet-RT Telegrammen, allerdings spielen sie leistungsmäßig in der 802.11a/n Klasse (WiFi 4), so wie eben dein W734. Was ihr da zusätzlich noch über WLAN senden wollt, entzieht sich meiner Vorstellung, aber wenn da ständig Lokalisierungsdaten und Logging drüber müssen dann wird der W734 so oder so eine schlechte Wahl sein.
Mit guter WiFi 6-Hardware sollte der Durchsatz aber so hoch sein, dass du störgungsfrei auch Profinet RT drüber fahren kannst.

Mein Zugang zu solchen Anwendungen ist aktuell der Einsatz von 2 WLAN-Modulen. Ein kleines iPCF-taugliches für die Safety-Geschichte mit eigenen Access-Points. Und ein zweites für die Leitsystem-Anbindung übers Kunden-WLAN. Bzw. das wichtigste Werkzeug ist aktuell, das Thema Safety über WLAN konzeptionell raus zu bringen (was bei dir wohl nicht geht), weil man im Projekt feststellt, dass der Kunde das nur in der Ausschreibung hat, weil er sich bei der Konzeptionierung der stationären Anlage keine Mühe geben wollte und sich dann beim Ausschreiben der Fahrzeugflotte freikaufen muss.

So wie ich deine Aufgabestellung sehe, hast du auch noch die Hardware bereits vordefiniert bekommen, Siemens zu tief im Projekt drinnen.......
Kannst du zur Unterstützung noch ein paar Informationen preisgeben?
Wieviele Fahrzeuge? Was in etwa muss noch übers WLAN? SLAM-Daten?

 

[Michl33]

Hallo,

danke einmal für diese ganzen Infos.

Genau die Übertragung des Nothalts macht mir eben sorgen.
Fahren tun wir mit 1,5m/s und ich habe aktuell keine Ahnung was da als Überwachungszeit zulässig ist.

Beim Übertragungsprotokoll wollten wir eigentlich Profinet-RT nutzen und eben die Accesspoints mit iPCF, aber wie gesagt wir haben uns einmal dagegen entschieden weil auch auch der erste Kunde diese nicht in seinem Netzwerk haben will.
Jetzt wollen wir eigentlich versuchen Flexible F-Link zu verwenden. Da bin ich auch gerade am testen ob die Verbindung überhaupt so funktioniert wie wir uns das vorstellen.
Ich hab das am Anfang mit TCP probiert aber da habe ich es nicht geschafft eine Verbindung zwischen den SPSen herzustellen...zumindest nicht wenn die NAT Konfiguration am Client aktiviert ist.
Über ISO-on-TCP geht einmal die Verbindung zwischen den SPSen aber die F-Link Verbindung funktioniert noch nicht so wirklich.
Aber warum sollten die meisten IT-Abteilungen das nicht zulassen?

Das mit den 2 Wlan Modulen hört sich für mich sinnvoll an und werde ich im nächsten Meeting einmal ansprechen.
Also das Fahrzeug ist noch in der Entwicklung und sollte es mit bestimmten Komponenten nicht funktionieren dann muss man die eh austauschen.
Bei den Clients ist es so das wir die auch in anderen AGVs im Einsatz haben und deshalb haben wir die auch hier wieder eingesetzt.

Bezüglich der weiteren Infos:

3 Fahrzeuge werden es im ersten Projekt sein im zweiten ca. 13.
Die maximale Anzahl weiß ich nicht aber ich schätze einmal 20-30.
Gewicht beträgt mit voller Beladung ca. 650kg

Grundsätzlich müssen alle Daten vom Flottenmanagement übers Wlan.
Das steuert so ziemlich alle Komponenten im Fahrzeug (Antriebe, Lampen usw.), die SPS soll da wirklich nur die Safety machen.

 

[maxder2te]

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Beim Flexible F-Link lässt sich auch Profinet-RT als Übertragungsmedium nutzen. Aber für die Übertragung übers F-WLAN ohne iPCF ist sicher Iso-On-TCP das Mittels der Wahl. Ich hab auch mal UDP als Variante durchgespielt, aber da ist man halt nicht vor Telegrammüberholungen sicher, speziell wenn die Funkübertragung grenzwertig ist. Das AGv sollte typischerweise Client sein, die Zentrale Server (also das AGV der aktive Verbindungspartner).

Überwachungszeiten beim F-Link < 1s mit Iso-On-TCP über WLAN hab ich aber noch nicht stabil zum Laufen gebracht. Muss aber zugeben dass ich über unser herkömmliches WLAN im Büro gegangen bin und nicht mit eigenen Funkzellen.

Zum Thema IT und nicht zulassen. In den meisten Konzern-Umfeldern, wo ich in den letzten Jahren Ausschreibungen bearbeitet habe, steht drinnen "Die Übertragung von Safety-Signalen über WLAN ist nicht zulässig" oder ähnlich formuliert. Der Hintergrund ist meines Erachtens nach ein eher banaler: die meisten großen Firmen setzen auf fertige Paketlösungen von HP, Cisco usw. für ihr WLAN-Systeme und haben die selber überhaupt nicht im Griff. Die WLAN sind zwar hochperformant, aber beim Thema Verfügbarkeit sind die Anforderungen bei Safety halt gewaltig. Und bevor sich da ein IT Verwantwortlicher die Verantwortung für sowas aufhalst, sagen sie lieber pauschal nein.
Ich kenn Safety draußen im Feld nur über eigenständige WLAN-Zellen oder -Netze, welche von der IT gedulted werden und in der Verantwortung der Produktion, Logistik oder Instandhaltung stehen. Zumindest halten viele IT-Abteilungen die Kanäle 149-165 für sowas frei.

 

[Blockmove]

Bei solchen Projekten würde ich Siemens direkt mit ins Boot holen. Die bieten sowohl für Safety als auch Netzwerk Beratung an. Je nach euren Kundenstatus auch kostenlos.
Im 2. Step dann die Kunden IT mit an den Tisch holen.
Safety über WLAN ist eine Herausforderung.

 

[Michl33]

Also jetzt gerade tendieren wir zur Lösung mit Flexible F-Link über Iso-On-TCP.
Wir haben auch die Accespoints bekommen die beim ersten Kundenprojekt zum Einsatz kommen werden...sind anscheinend von der Firma Aruba.
Diese werde ich demnächst einmal ausgiebig testen. Sollte es nicht funktionieren dann wird es wahrscheinlich auf die Lösung mit extra Funkschnittstelle nur für die Safety Signale hinauslaufen.

@Blockmove
Siemens hatten wir sogar schon bei uns in der Firma und die haben auch mit mir die ersten Accesspoints konfiguriert.
Da war auch die Idee die iPCF Funktion zu verwenden, aber das geht halt nicht wenn der Kunde die Accesspoints bestimmt...zumindest die die in seinem Netzwerk hängen.

 

[Blockmove]

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Wie @maxder2te auch schon schreibt, ist das Thema Überwachungszeit das Problem beim Flexible F-Link.
Unter 1s wird´s kaum funktionieren und 1s ist ne staatliche Zeit bei Safety. Da kannst du erstmal deine ganzen Sicherheitsfunktionen betrachten.

 

[UDP]

Mal als ein ganz anderer Denkanstoß: Eigensicherheit der Fahrzeuge sicherstellen ist keine Option? Also z.B. mit Flächenscannern den Bereich um die Fahrzeuge abfragen und ggfs. dann anhalten, wenn Personen in der Nähe sind? Oder Geschwindigkeit reduzieren?

 

[maxder2te]

Mal als ein ganz anderer Denkanstoß: Eigensicherheit der Fahrzeuge sicherstellen ist keine Option? Also z.B. mit Flächenscannern den Bereich um die Fahrzeuge abfragen und ggfs. dann anhalten, wenn Personen in der Nähe sind? Oder Geschwindigkeit reduzieren?

Ich denke das ist ab einem gewissen Punkt keine Option mehr, speziell wenn sich die Fahrzeuge gegenseitig sehen können.
z.B. in Extremausprägung

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[Michl33]

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Mal als ein ganz anderer Denkanstoß: Eigensicherheit der Fahrzeuge sicherstellen ist keine Option? Also z.B. mit Flächenscannern den Bereich um die Fahrzeuge abfragen und ggfs. dann anhalten, wenn Personen in der Nähe sind? Oder Geschwindigkeit reduzieren?

Also genau das wollen wir vermeiden da sich die Fahrzeuge ja in einem abgesperrten Bereich befinden.

Wie @maxder2te auch schon schreibt, ist das Thema Überwachungszeit das Problem beim Flexible F-Link.
Unter 1s wird´s kaum funktionieren und 1s ist ne staatliche Zeit bei Safety. Da kannst du erstmal deine ganzen Sicherheitsfunktionen betrachten.

Das mit der 1 Sekunde ist so eine Sache.
Da habe ich die Info bekommen dass das ok sein soll da unser Zugangskonzept das zu lässt und der Fall das dort jemand eingesperrt wird und Fahrzeuge wieder anfahren "eigentlich" nicht passieren kann.