DE102023133765A1 - Safety-related control unit and control and data transmission system for the transmission of safety-related process data - Google Patents

Safety-related control unit and control and data transmission system for the transmission of safety-related process data Download PDF

Info

Publication number
DE102023133765A1
DE102023133765A1 DE102023133765.3A DE102023133765A DE102023133765A1 DE 102023133765 A1 DE102023133765 A1 DE 102023133765A1 DE 102023133765 A DE102023133765 A DE 102023133765A DE 102023133765 A1 DE102023133765 A1 DE 102023133765A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
safety
link
data
protocol
fieldbus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102023133765.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Viktor Oster
Klaus-Peter Säck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Phoenix Contact GmbH and Co KG filed Critical Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority to DE102023133765.3A priority Critical patent/DE102023133765A1/en
Publication of DE102023133765A1 publication Critical patent/DE102023133765A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Program-control systems
    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/04—Program control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Program control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0428—Safety, monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40006—Architecture of a communication node
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/66—Arrangements for connecting between networks having differing types of switching systems, e.g. gateways
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40221—Profibus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Programmable Controllers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein sicherheitsgerichtetes Steuergerät (20) zum Einsatz in einem Steuer- und Datenübertragungssystem (10) zu Übertragung sicherheitsbezogener Prozessdaten unter Anwendung eines IO-Link-Safety-Protokolls, aufweisend:
eine Feldbus-Kommunikationsschnittstelle (23), die gemäß einem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll ausgebildet ist,
eine Speichereinrichtung (21), in der eine Software gespeichert ist, die ein Programm,
welches ein IO-Link-Safety-Protokoll implementiert, umfasst, wobei das Steuergerät (20) dazu ausgebildet ist, unter Ausführung der Software
a) sicherheitsbezogene Prozessdaten zu erzeugen,
b) eine sicherheitsbezogene Dateneinheit gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll zu erzeugen, wobei die sicherheitsbezogene Dateneinheit die erzeugten sicherheitsbezogenen Prozessdaten enthält,
c) die sicherheitsbezogene Dateneinheit in ein Datentelegramm gemäß dem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll einzukapseln, und
d) das Datentelegramm der Feldbus-Kommunikationsschnittstelle (23) zum Übertragen über einen Feldbus (30) zu übergeben.

Figure DE102023133765A1_0000
The invention relates to a safety-related control device (20) for use in a control and data transmission system (10) for transmitting safety-related process data using an IO-Link safety protocol, comprising:
a fieldbus communication interface (23) designed according to a non-safety-related fieldbus communication protocol,
a storage device (21) in which software is stored which comprises a program,
which implements an IO-Link safety protocol, wherein the control unit (20) is designed to execute the software
a) to generate safety-related process data,
b) to generate a safety-related data unit according to the IO-Link Safety protocol, whereby the safety-related data unit contains the generated safety-related process data,
c) encapsulate the safety-related data unit in a data telegram according to the non-safety-related fieldbus communication protocol, and
d) to transfer the data telegram to the fieldbus communication interface (23) for transmission via a fieldbus (30).
Figure DE102023133765A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein sicherheitsgerichtetes Steuergerät zum Einsatz in einem Steuer- und Datenübertragungssystem sowie ein Steuer- und Datenübertragungssystem zur Übertragung sicherheitsbezogener Prozessdaten insbesondere unter Anwendung des IO-Link-Safety-Protokolls.The invention relates to a safety-related control device for use in a control and data transmission system and to a control and data transmission system for transmitting safety-related process data, in particular using the IO-Link Safety protocol.

Schon seit längerer Zeit werden Automatisierungssysteme durch die Integration der funktionalen Sicherheit technisch weiterentwickelt. So wurde beispielsweise in Profibus-Systeme das PROFIsafe Protokoll zur Verarbeitung sicherheitsbezogener Prozessdaten implementiert.For some time now, automation systems have been undergoing technical development through the integration of functional safety. For example, the PROFIsafe protocol for processing safety-related process data has been implemented in Profibus systems.

Um Sensoren und Aktoren in effektiver Weise an ein Automatisierungssystem anbinden zu können, wurde ein Kommunikationssystem unter dem Namen IO-Link etabliert, welches in dem Standard IEC 61131-9 normiert ist. Wie bekannt ist, verwendet die IO-Link-Technologie klassische 24 V Signale der Norm IEC61131-2. Die Kodierung der Daten und die daraus folgenden Datentelegramme sind im IO-Link-Protokoll festgelegt. Um die funktionale Sicherheit auch in IO-Link-basierte Kommunikationssysteme implementieren zu können, wurde das IO-Link-Protokoll um das IO-Link-Safety-Protokoll erweitert. Das IO-Link-Safety-Protokoll ist spezifiziert in der IO-Link-Safety-System Extension V1.1.3 March 2022 Order Number: 10.092, die von der IO-Link Community herausgegeben wird. Eine ausführliche Systembeschreibung des IO-Link-Safety findet sich in dem Dokument „IO-Link-Safety-Systembeschreibung, Technologie und Anwendung 2018“, das unter der Internetadresse HTTPS://IO-Link. COM/DE/Download/download.php unter dem Titel „IO-Link-Safety-Systembeschreibung heruntergeladen werden kann.To effectively connect sensors and actuators to an automation system, a communication system called IO-Link was established, which is standardized in the IEC 61131-9 standard. As is well known, IO-Link technology uses conventional 24 V signals according to the IEC 61131-2 standard. The data coding and the resulting data telegrams are defined in the IO-Link protocol. To implement functional safety in IO-Link-based communication systems, the IO-Link protocol was extended with the IO-Link Safety protocol. The IO-Link Safety protocol is specified in the IO-Link Safety System Extension V1.1.3 March 2022 Order Number: 10.092, published by the IO-Link Community. A detailed system description of IO-Link Safety can be found in the document “IO-Link Safety System Description, Technology and Application 2018”, which is available at the Internet address HTTPS://IO Link. COM/DE/Download/download.php can be downloaded under the title “IO-Link Safety System Description”.

Um auf Basis der IO-Link-Safety-Technologie eine Übertragung sicherheitsbezogener Prozessdaten zu ermöglichen, ist derzeit eine sicherheitsgerichtete überlagerte Steuerung, in der beispielsweise das PROFIsafe-Protokoll als Sicherheitsprotokoll implementiert ist, ein sicherheitsgerichteter Master, der über einen Feldbus mit der sicherheitsgerichteten überlagerten Steuerung verbunden ist, und wenigstens ein über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit dem sicherheitsgerichteten Master verbundenes sicherheitsgerichtetes IO-Link-Safety-Gerät, in welchem das IO-Link-Safety-Protokoll implementiert ist, erforderlich. Eine wesentliche Aufgabe des sicherheitsgerichteten Masters besteht darin, das in der überlagerten sicherheitsgerichteten Steuerung implementiert Sicherheits-Protokoll in das IO-Link-Safety-Protokoll und umgekehrt umzusetzen. Das bedeutet, das jedes eingesetzte Gerät als sicherheitsgerichtetes Gerät nach den Richtlinien und Vorschriften der funktionalen Sicherheit entwickelt und zugelassen werden muss. Die Richtlinien und Vorschriften der funktionalen Sicherheit verlangen u.a., dass sicherheitsbezogene Prozessdaten zweikanalig verarbeitet werden müssen. Dies kann vorteilhafterweise dadurch erreicht werden, dass sicherheitsbezogene Prozessdaten in jedem sicherheitsgerichteten Gerät in zwei separaten Mikrocontrollern verarbeitet werden, wobei die Berechnungsergebnisse der Mikrocontroller wechselseitig überprüft werden. Stimmen die Berechnungsergebnisse überein, können die sicherheitsbezogenen Prozessdaten zur weiteren Verwendung benutzt werden. Die Entwicklung, Prüfung und Herstellung von Geräten der funktionalen Sicherheit ist jedoch mit einem erhöhten Aufwand verbunden und äußert sich zuletzt durch den internen zweikanaligen Aufbau der Geräte in erhöhten Herstellkosten.To enable the transmission of safety-related process data based on IO-Link Safety technology, a safety-related higher-level controller in which, for example, the PROFIsafe protocol is implemented as a safety protocol, a safety-related master connected to the safety-related higher-level controller via a fieldbus, and at least one safety-related IO-Link Safety device in which the IO-Link Safety protocol is implemented and connected to the safety-related master via a point-to-point connection are currently required. A key task of the safety-related master is to convert the safety protocol implemented in the higher-level safety controller into the IO-Link Safety protocol and vice versa. This means that every device used must be developed and approved as a safety-related device in accordance with the guidelines and regulations of functional safety. The guidelines and regulations of functional safety require, among other things, that safety-related process data must be processed via two channels. This can be advantageously achieved by processing safety-related process data in each safety-related device in two separate microcontrollers, with the calculation results of the microcontrollers being mutually verified. If the calculation results match, the safety-related process data can be used for further processing. However, the development, testing, and manufacture of functional safety devices is associated with increased effort and ultimately results in increased manufacturing costs due to the internal dual-channel design of the devices.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein sicherheitsgerichtetes Steuergerät und ein Steuer- und Datenübertragungssystem zur Übertragung sicherheitsbezogenen Prozessdaten bereitzustellen, die eine kostengünstige Implementierung eines auf der IO-Link-Safety-Technologie basierenden Steuer- und Datenübertragungssystems ermöglichen.The present invention is therefore based on the object of providing a safety-related control device and a control and data transmission system for transmitting safety-related process data, which enable a cost-effective implementation of a control and data transmission system based on IO-Link Safety technology.

Ein Aspekt der Erfindung kann darin gesehen werden, anstelle eines sicherheitsgerichteten Masters, in dem das IO-Link-Safety-Protokoll in ein Sicherheitsprotokoll einer überlagerten sicherheitsgerichteten Steuerung und umgekehrt umgesetzt wird, einen nicht-sicherheitsgerichteten IO-Link-Master zu verwenden und in der überlagerten sicherheitsgerichteten Steuerung das IO-Link-Safety-Protokoll zu implementieren. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass nunmehr nur noch die überlagerte Steuerung und die in der unterlagerten Ebene liegenden IO-Link-Safety-Geräte als sicherheitsgerichtete Geräte entwickelt und zugelassen werden müssen, um eine funktionale Sicherheit gewährleisten zu können. Die grundlegenden Anforderungen und Richtlinien hinsichtlich der funktionalen Sicherheit sind beispielsweise in dem Fachbuch „Funktionale Sicherheit von Maschinen und Anlagen“, Umsetzung der europäischen Maschinen Richtlinie in der Praxis, 2. überarbeitete Auflage, 2010, Verlag: Publizist Publishing Erlangen von Patrick Gehlen beschrieben.One aspect of the invention can be seen in the use of a non-safety-related IO-Link master instead of a safety-related master, in which the IO-Link safety protocol is converted into a safety protocol of a higher-level safety-related controller and vice versa. This has the advantage, among other things, that now only the higher-level controller and the IO-Link safety devices located at the lower level need to be developed and approved as safety-related devices in order to ensure functional safety. The basic requirements and guidelines regarding functional safety are described, for example, in the textbook "Functional Safety of Machinery and Plant", Implementation of the European Machinery Directive in Practice, 2nd revised edition, 2010, Publisher: Publizist Publishing Erlangen by Patrick Gehlen.

Das oben genannte technische Problem wird zum einen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The above-mentioned technical problem is solved, on the one hand, by the features of claim 1.

Demnach wird ein sicherheitsgerichtetes Steuergerät zum Einsatz in einem Steuer- und Datenübertragungssystem zum Übertragen sicherheitsbezogener Prozessdaten geschaffen, welches folgende Merkmale aufweist:

  • eine Feldbus-Kommunikationsschnittstelle, die gemäß einem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll ausgebildet ist,
  • eine Speichereinrichtung, in der eine Software gespeichert ist, die ein Programm, welches ein IO-Link-Safety-Protokoll implementiert, umfasst, wobei das Steuergerät dazu ausgebildet ist, unter Ausführung der Software
    1. a) sicherheitsbezogene Prozessdaten zu erzeugen,
    2. b) eine sicherheitsbezogene Dateneinheit gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll zu erzeugen, wobei die sicherheitsbezogene Dateneinheit die erzeugten sicherheitsbezogenen Prozessdaten enthält,
    3. c) die sicherheitsbezogene Dateneinheit in ein Datentelegramm gemäß dem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll einzukapseln, und
    4. d) das Datentelegramm der Feldbus-Kommunikationsschnittstelle zum Übertragen über einen Feldbus zu übergeben.
Accordingly, a safety-related control device for use in a control and data transmission system for transmitting safety-related process data is created, which has the following features:
  • a fieldbus communication interface designed according to a non-safety-related fieldbus communication protocol,
  • a memory device in which software is stored which comprises a program which implements an IO-Link safety protocol, wherein the control device is designed to execute the software
    1. a) to generate safety-related process data,
    2. b) to generate a safety-related data unit according to the IO-Link Safety protocol, whereby the safety-related data unit contains the generated safety-related process data,
    3. c) encapsulate the safety-related data unit in a data telegram according to the non-safety-related fieldbus communication protocol, and
    4. d) to transfer the data telegram to the fieldbus communication interface for transmission via a fieldbus.

Anzumerken ist, dass die gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll erzeugte sicherheitsbezogene Dateneinheit gemäß der IO-Link-Safety-Spezifikation auch als Safety-Protocol-Data-Unit (SPDU) bezeichnet wird. Eine IO-Link-Safety-Dateneinheit enthält neben den sicherheitsbezogenen Prozessdaten insbesondere auch einen Sicherungscode. Der Sicherungscode enthält beispielsweise Steuerbits, Statusbits, 3-Bit- Zählerwerte und eine CRC (Cyclic Redundancy Check)-Signatur, die vorzugsweise dazu verwendet werden, den Verlust eines Datentelegramms, eine falsche Abfolge von Datentelegrammen, Verfälschungen von Daten in der in einem Datentelegramm übertragenen sicherheitsbezogenen Dateneinheit, unzulässige Verzögerungen und/oder den Verlust von Datentelegrammen zu erkennen. Mit anderen Worten: Der Sicherungscode dient dazu, Sicherheitsmaßnahmen in dem sicherheitsgerichteten Steuergerät und einem IO-Link-Safety-Gerät durchführen zu können, um Fehler bei der Übertragung von sicherheitsbezogenen Prozessdaten über einen nicht sicheren Kanal, der auch als Black-Channel bekannt ist, zu erkennen.It should be noted that the safety-related data unit generated according to the IO-Link Safety protocol is also referred to as a Safety Protocol Data Unit (SPDU) according to the IO-Link Safety specification. In addition to the safety-related process data, an IO-Link Safety data unit also contains a security code. The security code contains, for example, control bits, status bits, 3-bit counter values, and a CRC (Cyclic Redundancy Check) signature, which are preferably used to detect the loss of a data telegram, an incorrect sequence of data telegrams, data corruption in the safety-related data unit transmitted in a data telegram, impermissible delays, and/or the loss of data telegrams. In other words, the security code is used to implement safety measures in the safety-related control unit and an IO-Link safety device in order to detect errors in the transmission of safety-related process data via a non-safe channel, also known as a black channel.

Vorteilhafterweise weist das sicherheitsgerichtete Steuergerät eine sicherheitsgerichtete Steuer- und Auswerteeinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, zumindest Schritt b) auszuführen, d.h. eine sicherheitsbezogene Dateneinheit gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll zu erzeugen, wobei die sicherheitsbezogene Dateneinheit die erzeugten sicherheitsbezogenen Prozessdaten enthält. Die sicherheitsgerichtete Steuer-und Auswerteeinrichtung ist zweckmäßigerweise mehrkanalig, insbesondere zweikanalig aufgebaut. In diesem Fall kann die sicherheitsgerichtete Steuer-und Auswerteeinrichtung beispielsweise durch zwei separate Mikroprozessoren oder Mikrocontroller ausgebildet sein, die jeweils vorzugsweise das IO-Link-Safety-Protokoll ausführen und insbesondere ihre jeweiligen Ergebnisse gegeneinander prüfen können.Advantageously, the safety-related control device comprises a safety-related control and evaluation device configured to execute at least step b), i.e., to generate a safety-related data unit according to the IO-Link Safety protocol, wherein the safety-related data unit contains the generated safety-related process data. The safety-related control and evaluation device is expediently multi-channel, in particular dual-channel, in this case. In this case, the safety-related control and evaluation device can be configured, for example, by two separate microprocessors or microcontrollers, each of which preferably executes the IO-Link Safety protocol and, in particular, can check their respective results against each other.

Das sicherheitsgerichtete Steuergerät kann ferner dazu ausgebildet sein, unter Ausführung der Software eine unter Anwendung des IO-Link-Safety-Protokolls extern erzeugte sicherheitsbezogene Dateneinheit, die in einem an der Feldbus-Kommunikationsschnittstelle ankommenden Datentelegramm gemäß dem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll enthalten ist, gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll zu verarbeiten und die in der sicherheitsbezogenen Dateneinheit enthaltenen sicherheitsbezogenen Prozessdaten zu extrahieren. Bei den sicherheitsbezogenen Prozessdaten handelt es sich vorzugsweise um sicherheitsbezogene Prozesseingangsdaten, die in einem IO-Link-Safety-Gerät erzeugt worden sind. Angemerkt sei, dass das sicherheitsgerichtete Steuergerät vorzugsweise dazu ausgebildet ist, zu erkennen, zu welcher Sicherheitsanwendung bzw. Sicherheitsfunktion empfangene sicherheitsbezogene Prozesseingangsdaten, gehören, um dann entsprechende sicherheitsbezogene Prozessausgangsdaten erzeugen zu können.The safety-related control device can further be configured, when the software is executed, to process a safety-related data unit generated externally using the IO-Link Safety protocol, which is contained in a data telegram arriving at the fieldbus communication interface according to the non-safety-related fieldbus communication protocol, according to the IO-Link Safety protocol, and to extract the safety-related process data contained in the safety-related data unit. The safety-related process data is preferably safety-related process input data generated in an IO-Link Safety device. It should be noted that the safety-related control device is preferably configured to recognize the safety application or safety function to which the received safety-related process input data belongs, in order to then be able to generate corresponding safety-related process output data.

Vorteilhafterweise ist das nicht-sicherheitsgerichtete Feldbus-Kommunikationsprotokoll ein standardisiertes Feldbus-Kommunikationsprotokoll, welches beispielsweise gemäß dem Profinet-oder Profibus-Standard normiert ist.Advantageously, the non-safety-related fieldbus communication protocol is a standardized fieldbus communication protocol, which is standardized, for example, according to the Profinet or Profibus standard.

Vorteilhafterweise ist das sicherheitsgerichtete Steuergerät dazu ausgebildet, unter Ausführung der Software in Schritt c) oder d) eine eindeutige Kennung eines Zielgeräts, welches zum Beispiel ein IO-Link-Mastergerät oder ein IO-Link-Safety-Gerät sein kann, in das Datentelegramm zu schreiben. Dank dieser Maßnahme ist das sicherheitsgerichtetes Steuergerät in der Lage, sicherheitsbezogene Prozessdaten gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll gezielt an IO-Link-Safety-Gerät zu adressieren, für die sicherheitsbezogene Prozessdaten, das sind insbesondere Prozessausgangsdaten, bestimmt sind.Advantageously, the safety-related control device is configured to write a unique identifier of a target device, which can be, for example, an IO-Link master device or an IO-Link Safety device, into the data telegram when the software is executed in step c) or d). Thanks to this measure, the safety-related control device is able to specifically address safety-related process data according to the IO-Link Safety protocol to IO-Link Safety devices for which safety-related process data, in particular process output data, is intended.

Das oben genannte technische Problem wird zum anderen durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst.The above-mentioned technical problem is solved, on the other hand, by the features of claim 7.

Demnach ist ein Steuer- und Datenübertragungssystem zur Übertragung sicherheitsbezogener Prozessdaten vorgesehen, welches folgende Merkmale aufweist: einen Feldbus,
ein sicherheitsgerichtetes Steuergerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das sicherheitsgerichtete Steuergerät an dem Feldbus angeschlossen ist,
ein an den Feldbus angeschlossenes IO-Link-Mastergerät, das eine Feldbus-Kommunikationsschnittstelle, die gemäß dem nicht-sicherheitsgerichtetes Feldbus-Kommunikationsprotokoll ausgebildet ist, und eine erste IO-Link-Kommunikationsschnittstelle, die gemäß einem IO-Link-Protokoll ausgebildet ist, aufweist,
ein an die erste IO-Link-Kommunikationsschnittstelle des IO-Link-Mastergeräts angeschlossenes erstes IO-Link-Safety-Gerät, welches eine IO-Link-Kommunikationsschnittstelle, die gemäß dem IO-Link-Protokoll ausgebildet ist, und eine Speichereinrichtung aufweist, in der eine Software gespeichert ist, die ein Programm, welches das IO-Link-Safety-Protokoll umsetzt, umfasst, wobei das sicherheitsgerichtete Steuergerät dazu ausgebildet ist, das der Feldbus-Kommunikationsschnittstelle übergebene Datentelegramm, welches die sicherheitsbezogene Dateneinheit enthält, über den Feldbus zum IO-Link-Mastergerät zu übertragen, wobei
das IO-Link-Mastergerät dazu ausgebildet ist, das Datentelegramm zu empfangen, die im empfangenen Datentelegramm enthaltene sicherheitsbezogene Dateneinheit in ein Datentelegramm gemäß dem IO-Link-Protokoll einzukapseln und dieses Datentelegramm über die erste IO-Link-Kommunikationsschnittstelle zu dem daran angeschlossenen ersten IO-Link-Safety-Gerät zu übertragen, wobei das erste IO-Link-Safety-Geräts dazu ausgebildet ist, unter Ausführung der gespeicherten Software die in dem empfangenen Datentelegramm enthaltene sicherheitsbezogene Dateneinheit gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll zu verarbeiten und die in der sicherheitsbezogenen Dateneinheit enthaltenen sicherheitsbezogenen Prozessdaten zur weiteren Verwendung zur Verfügung zu stellen.Accordingly, a control and data transmission system for the transmission of safety-related process data is provided, which has the following features: a fieldbus,
a safety-related control device according to one of the preceding claims, wherein the safety-related control device is connected to the fieldbus is,
an IO-Link master device connected to the fieldbus, which has a fieldbus communication interface configured according to the non-safety-related fieldbus communication protocol and a first IO-Link communication interface configured according to an IO-Link protocol,
a first IO-Link safety device connected to the first IO-Link communication interface of the IO-Link master device, which first IO-Link safety device has an IO-Link communication interface designed according to the IO-Link protocol and a memory device in which software is stored that includes a program that implements the IO-Link safety protocol, wherein the safety-related control device is designed to transmit the data telegram transferred to the fieldbus communication interface, which contains the safety-related data unit, via the fieldbus to the IO-Link master device, wherein
the IO-Link master device is designed to receive the data telegram, to encapsulate the safety-related data unit contained in the received data telegram in a data telegram according to the IO-Link protocol and to transmit this data telegram via the first IO-Link communication interface to the first IO-Link safety device connected thereto, wherein the first IO-Link safety device is designed to process the safety-related data unit contained in the received data telegram according to the IO-Link safety protocol by executing the stored software and to make the safety-related process data contained in the safety-related data unit available for further use.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das IO-Link-Mastergerät eine zweite IO-Link-Kommunikationsschnittstelle, die gemäß dem IO-Link-Protokoll ausgebildet ist, auf, wobei
an die zweite IO-Link-Kommunikationsschnittstelle des IO-Link-Mastergeräts ein zweites IO-Link-Safety-Gerät angeschlossen ist, welches eine IO-Link-Kommunikationsschnittstelle, die gemäß dem IO-Link-Protokoll ausgebildet ist, und eine Speichereinrichtung aufweist, in der eine Software gespeichert ist, die ein Programm, welches das IO-Link-Safety-Protokoll umsetzt, umfasst, wobei
das zweite IO-Link-Safety-Gerät dazu ausgebildet ist, unter Ausführung der gespeicherten Software

  • - sicherheitsbezogene Prozessdaten zu erzeugen,
  • - eine sicherheitsbezogene Dateneinheit gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll zu erzeugen, wobei die sicherheitsbezogene Dateneinheit die erzeugten sicherheitsbezogenen Prozessdaten enthält,
  • - die sicherheitsbezogene Dateneinheit in ein Datentelegramm gemäß dem IO-Link-Protokoll einzukapseln, und
  • - das Datentelegramm über die IO-Link-Kommunikationsschnittstelle zum IO-Link-Mastergerät zu übertragen, wobei
das IO-Link-Mastergerät dazu ausgebildet ist, das Datentelegramm an der zweiten IO-Link-Kommunikationsschnittstelle zu empfangen, die im empfangenen Datentelegramm enthaltene sicherheitsbezogene Dateneinheit in ein Datentelegramm gemäß dem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll einzukapseln und dieses Datentelegramm über die Feldbus-Kommunikationsschnittstelle und den Feldbus zum sicherheitsgerichteten Steuergerät zu übertragen.According to an advantageous embodiment, the IO-Link master device has a second IO-Link communication interface which is designed according to the IO-Link protocol, wherein
a second IO-Link Safety device is connected to the second IO-Link communication interface of the IO-Link master device, said second IO-Link Safety device having an IO-Link communication interface configured according to the IO-Link protocol and a memory device in which software is stored comprising a program implementing the IO-Link Safety protocol, wherein
the second IO-Link Safety device is designed to execute the stored software
  • - to generate safety-related process data,
  • - to generate a safety-related data unit according to the IO-Link Safety protocol, whereby the safety-related data unit contains the generated safety-related process data,
  • - encapsulate the safety-related data unit in a data telegram according to the IO-Link protocol, and
  • - to transmit the data telegram via the IO-Link communication interface to the IO-Link master device, whereby
the IO-Link master device is designed to receive the data telegram at the second IO-Link communication interface, to encapsulate the safety-related data unit contained in the received data telegram in a data telegram according to the non-safety-related fieldbus communication protocol, and to transmit this data telegram to the safety-related control device via the fieldbus communication interface and the fieldbus.

Angemerkt sei, dass das erste und/oder zweite IO-Link-Safety-Gerät zum Beispiel als ein Gerät ausgebildet sein können, welches sowohl eine Sensor- als auch Aktorfunktionalität aufweist.It should be noted that the first and/or second IO-Link safety device can, for example, be designed as a device that has both sensor and actuator functionality.

Angemerkt sei an dieser Stelle, dass das IO-Link-Mastergerät nicht sicherheitsgerichtet arbeitet.It should be noted at this point that the IO-Link master device does not operate in a safety-related manner.

Dank der oben beschriebenen Maßnahmen können mit der Erfindung folgende Vorteile erzielt werden:

  1. 1. Ein sicherheitsgerichteter Master ist nicht mehr erforderlich. Stattdessen kann ein herkömmlicher IO-Link-Master eingesetzt werden, der insbesondere keine zweikanalige Steuer- und Auswerteeinrichtung aufweist.
  2. 2. Die Kosten bezüglich des Masters können somit gegenüber der bekannten IO-Link-Safety-Technologie reduziert werden.
  3. 3. Darüber hinaus muss die Firmware des IO-Link-Masters nicht mehr unter den Aspekten der funktionalen Sicherheit entwickelt werden, wodurch Entwicklungszeit und Projektkosten eingespart werden können.
  4. 4. Da der IO-Link-Master kein aktiver Bestandteil der Sicherheitskette mehr ist, ist deshalb auch keine Zulassung von externer Stelle bezüglich der funktionalen Sicherheit mehr erforderlich.
  5. 5. Die Überwachung der sicheren Kommunikation erfolgt nunmehr unmittelbar in dem sicherheitsgerichteten Steuergerät und den IO-Link-Safety-Geräten.
  6. 6. Da gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll erzeugte sicherheitsbezogene Dateneinheiten im IO-Link-Master nur noch transparent von dem überlagerten sicherheitsgerichteten Steuergerät zu den IO-Link-Safety-Geräten und in umgekehrter Richtung durchgereicht werden, können kürzere Reaktionszeiten der Sicherheitsfunktion und eine schnellere Kommunikationsverbindung erreicht werden.
Thanks to the measures described above, the invention can achieve the following advantages:
  1. 1. A safety-related master is no longer required. Instead, a conventional IO-Link master can be used, which, in particular, does not have a dual-channel control and evaluation device.
  2. 2. The costs for the master can thus be reduced compared to the well-known IO-Link Safety technology.
  3. 3. In addition, the firmware of the IO-Link master no longer needs to be developed with functional safety in mind, which saves development time and project costs.
  4. 4. Since the IO-Link master is no longer an active component of the safety chain, external approval regarding functional safety is no longer required.
  5. 5. Safe communication is now monitored directly in the safety-related control unit and the IO-Link safety devices.
  6. 6. Since safety-related data units generated in accordance with the IO-Link Safety protocol in the IO-Link master are only passed transparently from the higher-level safety-related control unit to the IO-Link Safety devices and vice versa, shorter response times of the safety function and a faster communication connection can be achieved.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

  • 1 ein beispielhaftes Steuer- und Datenübertragungssystem, in dem die Erfindung verwirklich ist, und
  • 2 ein vereinfachtes Datentelegramm, in dem eine IO-Link-Safety-Dateneinheit eingekapselt ist.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in conjunction with the accompanying drawings, in which:
  • 1 an exemplary control and data transmission system in which the invention is implemented, and
  • 2 a simplified data telegram in which an IO-Link safety data unit is encapsulated.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Steuer- und Datenübertragungssystems 10 zur Übertragung sicherheitsbezogener Prozessdaten unter Anwendung eines IO-Link-Safety-Protokolls. Sicherheitsbezogene Prozessdaten sind insbesondere sicherheitsbezogene Prozesseingangs- oder Prozessausgangsdaten, die bei Ausführung einer Sicherheitsfunktion erzeugt und übertragen werden., Bei dem Steuer- und Datenübertragungssystem 10 kann es sich beispielsweise um ein industrielles Automatisierungssystem handeln, welches zur Steuerung sicherheitskritischer und gegebenenfalls auch nicht sicherheitskritischer Prozesse ausgebildet sein kann. Das Steuer- und Datenübertragungssystem 10 ist insbesondere zum Einsatz in der funktionalen Sicherheit geeignet, um Sicherheitsfunktionen gemäß den Richtlinien der funktionalen Sicherheit ausführen zu können. Die grundlegenden Anforderungen und Richtlinien hinsichtlich der funktionalen Sicherheit sind beispielsweise in dem Fachbuch „Funktionale Sicherheit von Maschinen und Anlagen“, Umsetzung der europäischen Maschinen Richtlinie in der Praxis, 2. Auflage, 2010, Verlag: Publizist Publishing Erlangen von Patrick Gehlen beschrieben. 1 shows an embodiment of a control and data transmission system 10 for transmitting safety-related process data using an IO-Link safety protocol. Safety-related process data is, in particular, safety-related process input or process output data that is generated and transmitted when a safety function is executed. The control and data transmission system 10 can, for example, be an industrial automation system that can be designed to control safety-critical and, if necessary, non-safety-critical processes. The control and data transmission system 10 is particularly suitable for use in functional safety in order to be able to execute safety functions in accordance with the functional safety guidelines. The basic requirements and guidelines regarding functional safety are described, for example, in the specialist book "Functional Safety of Machinery and Systems", Implementation of the European Machinery Directive in Practice, 2nd edition, 2010, Publisher: Publizist Publishing Erlangen by Patrick Gehlen.

Das Steuer- und Datenübertragungssystem 10 weist ein sicherheitsgerichtetes überlagertes Steuergerät 20 auf. Bei dem sicherheitsgerichteten Steuergerät 20 handelt es sich vorzugsweise um eine sicherheitsgerichtete speicherprogrammierbare Steuerung (kurz SPS genannt), die den Richtlinien der funktionalen Sicherheit genügt. Der Einfachheit halber wird das sicherheitsgerichtete Steuergerät 20 nachfolgend FS (Funktionale Sicherheit) -SPS genannt.The control and data transmission system 10 has a safety-related higher-level control unit 20. The safety-related control unit 20 is preferably a safety-related programmable logic controller (PLC for short) that complies with functional safety guidelines. For the sake of simplicity, the safety-related control unit 20 will be referred to below as a FS (Functional Safety) PLC.

Die FS-SPS 20 weist in sich bekannter Weise eine sicherheitsgerichtete Steuer- und Auswerteeinrichtung 22 auf. Die sicherheitsgerichtete Steuer- und Auswerteeinrichtung 22 ist vorzugsweise mehrkanalig, im vorliegenden Beispiel zweikanalig ausgebildet. Das bedeutet, dass die sicherheitsgerichtete Steuer- und Auswerteeinrichtung 22 beispielsweise zwei separate Mikrocontroller oder Mikroprozessoren 22.1 bzw. 22.2 umfasst, die vorzugsweise wenigstens eine Sicherheitsfunktion steuern, der Sicherheitsfunktion zugeordnete sicherheitsbezogene Prozesseingangs- oder Prozessausgangsdaten redundant, d.h. zweikanalig verarbeiten und die Berechnungsergebnisse der Mikrocontroller zum Beispiel auf Plausibilität und Korrektheit prüfen kann.The FS-PLC 20 comprises, in a known manner, a safety-related control and evaluation device 22. The safety-related control and evaluation device 22 is preferably multi-channel, in the present example, dual-channel. This means that the safety-related control and evaluation device 22 comprises, for example, two separate microcontrollers or microprocessors 22.1 and 22.2, which preferably control at least one safety function, process safety-related process input or output data assigned to the safety function redundantly, i.e., via dual channels, and can check the calculation results of the microcontrollers, for example, for plausibility and correctness.

Um die erforderliche Software zu speichern, weist die FS-SPS 20 wenigstens einen Speicher 21 auf. Je nach Implementierung kann in dem Speicher 21 eine Software gespeichert sein, die beispielsweise ein Betriebssystem oder eine Firmware zur Steuerung und Überwachung der FS-SPS 20, wenigstens eine Sicherheitsanwendung und ein Sicherheitsprogramm, welches das IO-Link-Safety-Protokoll umsetzt, umfasst. Das IO-Link-Safety-Programm, das ist insbesondere ein Programm zur Erzeugung des IO-Link-Safety-Protokolls, kann Bestandteil des Betriebssystems oder der Firmware sein, oder als separate sichere Funktionseinheit ausgebildet sein. Darüber hinaus kann im Speicher 21 ein weiteres Sicherheitsprogramm, beispielsweise ein Sicherheitsprogramm nach dem PROFIsafe-Standard, gespeichert sein, der ein Standard für ein Kommunikationsprotokoll zur Übertragung sicherheitsbezogener Daten in Automatisierungsanwendungen mit funktionaler Sicherheit ist. Sind mehrere unterschiedliche Sicherheitsfunktionen in dem Speicher 21 zur Ausführung durch die FS-SPS 20 gespeichert, kann jeder Sicherheitsfunktion bzw. Sicherheitsanwendung eine eindeutige Kennung zugeordnet sein, anhand derer die FS-SPS 20 sicherheitsbezogene Prozessdaten eindeutig der jeweiligen Sicherheitsfunktion bzw. Sicherheitsanwendung zuordnen kann.To store the required software, the FS-PLC 20 has at least one memory 21. Depending on the implementation, software can be stored in the memory 21, which includes, for example, an operating system or firmware for controlling and monitoring the FS-PLC 20, at least one safety application, and a safety program that implements the IO-Link safety protocol. The IO-Link safety program, which is in particular a program for generating the IO-Link safety protocol, can be part of the operating system or the firmware, or it can be designed as a separate safe functional unit. In addition, another safety program, for example a safety program according to the PROFIsafe standard, can be stored in the memory 21. This is a standard for a communication protocol for transmitting safety-related data in automation applications with functional safety. If several different safety functions are stored in the memory 21 for execution by the FS-PLC 20, each safety function or safety application can be assigned a unique identifier, based on which the FS-PLC 20 can unambiguously assign safety-related process data to the respective safety function or safety application.

Weiterhin weist die FS-SPS 20 eine Feldbus-Kommunikationsschnittstelle 23 auf, die gemäß einem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll ausgebildet ist. Bei dem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll handelt es sich insbesondere um ein standardisiertes Feldbus-Kommunikationsprotokoll, das beispielsweise durch Profinet- oder Profibus-Standard genormt ist. Die Feldbus-Kommunikationsschnittstelle 23 ist vorzugsweise als Hard- und/oder Softwareschnittstelle ausgebildet. Die Hardwarekomponente kann in an sich bekannter Weise als ein Feldbus-Controller ausgebildet sein. Der Feldbus-Controller bzw. die Feldbus-Kommunikationsschnittstell 23 kann dazu ausgebildet sein, beispielsweise die von der sicherheitsgerichteten Steuer- und Auswerteeinrichtung 22 empfangene sicherheitsbezogene Dateneinheit in ein Datentelegramm gemäß dem nicht sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll einzukapseln und anschließend das Datentelegramm über den Feldbus 30 zu übertragen.Furthermore, the FS-PLC 20 has a fieldbus communication interface 23, which is designed according to a non-safety-related fieldbus communication protocol. The non-safety-related fieldbus communication protocol is, in particular, a standardized fieldbus communication protocol, which is standardized, for example, by the Profinet or Profibus standard. The fieldbus communication interface 23 is preferably designed as a hardware and/or software interface. The hardware component can be designed as a fieldbus controller in a manner known per se. The fieldbus controller or the fieldbus communication interface 23 can be designed, for example, to encapsulate the safety-related data unit received from the safety-related control and evaluation device 22 in a data telegram according to the non-safety-related fieldbus communication protocol and subsequently transmit the data telegram via the fieldbus 30.

Die beispielhafte FS-SPS 20 ist insbesondere dazu ausgebildet, unter Ausführung der in dem wenigstens einen Speicher 21 abgelegten Software sicherheitsbezogene Prozessdaten, das sind vorzugsweise sicherheitsbezogene Prozessausgangsdaten, zu erzeugen, gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll eine sicherheitsbezogene Dateneinheit zu erzeugen, wobei die sicherheitsbezogene Dateneinheit die erzeugten sicherheitsbezogenen Prozessdaten und insbesondere einen Sicherungscode enthält, dessen Struktur sowie Sinn und Zweck bereits weiter oben erläutert worden ist. Der Sicherungscode dient insbesondere dazu, eine korrekte oder fehlerhafte Übertragung sicherheitsbezogener Prozessdaten zu erkennen, um im Fehlerfall entsprechende Sicherheitsmaßnahmen ergreifen zu können. Die entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen sind beispielsweise in dem ein IO-Link-Safety-Protokoll definiert.The exemplary FS-PLC 20 is designed, in particular, to generate safety-related process data, preferably safety-related process output data, by executing the software stored in the at least one memory 21, and to generate a safety-related data unit according to the IO-Link Safety protocol. The safety-related data unit contains the generated safety-related process data and, in particular, a security code, the structure and purpose of which have already been explained above. The security code serves, in particular, to detect correct or incorrect transmission of safety-related process data in order to be able to take appropriate safety measures in the event of an error. The corresponding safety measures are defined, for example, in an IO-Link Safety protocol.

Weiterhin ist die FS-SPS 20 dazu ausgebildet, unter Ausführung der im Speicher 21 abgelegten Software die sicherheitsbezogene Dateneinheit, also die IO-Link-Safety-Dateneinheit in ein Datentelegramm gemäß dem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll einzukapseln und das Datentelegramm der Feldbus-Kommunikationsschnittstelle 23 zum Übertragen über einen Feldbus 30 zu übergeben.Furthermore, the FS-PLC 20 is designed to encapsulate the safety-related data unit, i.e. the IO-Link safety data unit, in a data telegram according to the non-safety-related fieldbus communication protocol by executing the software stored in the memory 21 and to transfer the data telegram to the fieldbus communication interface 23 for transmission via a fieldbus 30.

2 zeigt eine stark vereinfachte Darstellung eines beispielhaften Datentelegramms 100, welches beispielsweise ein gemäß dem IO-Link-Protokoll oder dem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll erzeugtes Datentelegramm sein kann. Das dargestellte Datentelegramm 100 weist vorzugsweise ein Headerfeld 110 und ein Nutzdatenfeld 120, in welches eine gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll erzeugte Dateneinheit eingefügt ist, auf. In das Headerfeld 110 werden unter anderem Steuerdaten gemäß dem IO-Link-Protokoll oder dem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll geschrieben. 2 shows a highly simplified representation of an exemplary data telegram 100, which can, for example, be a data telegram generated according to the IO-Link protocol or the non-safety-related fieldbus communication protocol. The illustrated data telegram 100 preferably has a header field 110 and a payload field 120, into which a data unit generated according to the IO-Link safety protocol is inserted. Among other things, control data according to the IO-Link protocol or the non-safety-related fieldbus communication protocol is written into the header field 110.

Die FS-SPS 20 ist ferner dazu ausgebildet, unter Ausführung der im Speicher 21 hinterlegten Software eine unter Anwendung des IO-Link-Safety-Protokolls extern erzeugte sicherheitsbezogene Dateneinheit, die in einem an der Feldbus-Kommunikationsschnittstelle 23 ankommenden Datentelegramm gemäß dem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll enthalten ist, gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll zu verarbeiten und die in der sicherheitsbezogene IO-Link-Safety-Dateneinheit enthaltenen sicherheitsbezogenen Prozessdaten zur weiteren Verwendung zu extrahieren. Diese Aufgabe übernimmt gemäß der beispielhaften Implementierung ebenfalls die sicherheitsgerichtete Steuer- und Auswerteeinrichtung 22 bzw. die beiden Mikrocontroller 22.1 und 22.2, die hierzu jeweils unabhängig voneinander das IO Link-Safety-Programm ausführen. Bei den sicherheitsbezogenen Prozessdaten handelt es sich in der Regel um sicherheitsbezogene Prozesseingangsdaten, die von einem IO-Link-Safety-Geräts 60 übertragen worden sind.The FS-PLC 20 is further configured, by executing the software stored in the memory 21, to process a safety-related data unit generated externally using the IO-Link Safety protocol, which is contained in a data telegram arriving at the fieldbus communication interface 23 according to the non-safety-related fieldbus communication protocol, in accordance with the IO-Link Safety protocol, and to extract the safety-related process data contained in the safety-related IO-Link Safety data unit for further use. According to the exemplary implementation, this task is also performed by the safety-related control and evaluation device 22 or the two microcontrollers 22.1 and 22.2, which each execute the IO-Link Safety program independently of one another. The safety-related process data is generally safety-related process input data transmitted from an IO-Link Safety device 60.

Angemerkt sei an dieser Stelle, dass der wenigstens eine Speicher 21 extern mit der sicherheitsgerichtete Steuer- und Auswerteeinrichtung 22 elektrisch verbunden oder integraler Bestandteil der Steuer- und Auswerteeinrichtung 22 sein kann.It should be noted at this point that the at least one memory 21 can be electrically connected externally to the safety-related control and evaluation device 22 or can be an integral part of the control and evaluation device 22.

Weiterhin weist das beispielhafte Steuer- und Datenübertragungssystems 10 wenigstens ein an den Feldbus 30 angeschlossenes IO-Link-Mastergerät 40 auf, in dem das IO-Link-Protokoll implementiert ist. Das IO-Link-Mastergerät 40 entspricht zumindest insoweit einem herkömmlichen IO-Link-Master, als es nicht zum Ausführen von Sicherheitsfunktionen ausgebildet ist. Angemerkt sei bereits an dieser Stelle, dass, wenn mehrere IO- Link-Mastergeräte über den Feldbus 30 mit der FS-SPS 20 kommunizieren sollen, jedem der Mastergeräte eine eindeutige Kennung zugeordnet ist, die der FS-SPS 20 ebenfalls bekannt ist. Unter Verwendung der eindeutigen Kennung kann die FS-SPS 20 gezielt sicherheitsbezogene IO-Link-Safety-Dateneinheiten in Datentelegrammen gemäß dem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll zu einem der IO-Link-Mastergeräte über den Feldbus 30 übertragen.Furthermore, the exemplary control and data transmission system 10 has at least one IO-Link master device 40 connected to the fieldbus 30, in which the IO-Link protocol is implemented. The IO-Link master device 40 corresponds to a conventional IO-Link master at least insofar as it is not designed to execute safety functions. It should be noted at this point that if multiple IO-Link master devices are to communicate with the FS-PLC 20 via the fieldbus 30, each of the master devices is assigned a unique identifier, which is also known to the FS-PLC 20. Using the unique identifier, the FS-PLC 20 can specifically transmit safety-related IO-Link safety data units in data telegrams to one of the IO-Link master devices via the fieldbus 30 in accordance with the non-safety-related fieldbus communication protocol.

Das IO-Link-Mastergerät 40 weist eine Feldbus-Kommunikationsschnittstelle 41 auf, die gemäß dem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll ausgebildet ist. Die Feldbus-Kommunikationsschnittstelle 41 kann vorteilhafter Weise wiederum als Hard- und Softwareschnittstelle ausgebildet sein und beispielsweise einen Feldbus-Kontroller aufweisen, der das nicht-sicherheitsgerichtete Feldbus-Kommunikationsprotokoll ausführen kann.The IO-Link master device 40 has a fieldbus communication interface 41 configured according to the non-safety-related fieldbus communication protocol. The fieldbus communication interface 41 can advantageously be configured as a hardware and software interface and, for example, have a fieldbus controller that can execute the non-safety-related fieldbus communication protocol.

Weiterhin weist das IO-Link-Mastergerät 40 eine nicht sicherheitsgerichtete Steuer-und Auswerteeinrichtung 43 auf, die vorzugsweise aus einem einzigen Mikroprozessor oder einem einzigen Mikrocontroller aufgebaut ist. Zudem weist das IO-Link-Mastergerät 40 wenigstens einen Speicher 42 auf, der extern an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 43 angeschlossen ist oder Bestandteil der Steuer-und Auswerteeinrichtung 43 sein kann. In dem Speicher 42 ist vorzugsweise ein Betriebssystem oder eine Firmware zur Steuerung und Überwachung des IO-Link Mastergeräts 40 und eine Gateway-Anwendung gespeichert, die bei Ausführung durch die Steuer- und Auswerteeinrichtung 43 dafür sorgt, dass das nicht-sicherheitsgerichtete Feldbus-Kommunikationsprotokoll in das IO-Link-Protokoll und umgekehrt umgesetzt wird. In an sich bekannter Weise weist IO-Link-Mastergerät 40 mehrere IO-Link-Kommunikationsschnittstellen 44.1 bis 44.n, auch IO-Link-Port genannt, auf, die jeweils gemäß dem IO-Link-Protokoll ausgebildet sind. Der Einfachheit halber sind in 1 nur zwei IO-Link-Ports dargestellt.Furthermore, the IO-Link master device 40 has a non-safety-related control and evaluation device 43, which is preferably constructed from a single microprocessor or a single microcontroller. In addition, the IO-Link master device 40 has at least one memory 42, which is externally connected to the control and evaluation device 43 or can be a component of the control and evaluation device 43. The memory 42 preferably stores an operating system or firmware for controlling and monitoring the IO-Link master device 40 and a gateway application, which, when executed by the control and evaluation device 43, ensures that the non-safety-related fieldbus communication protocol is converted into the IO-Link protocol and vice versa. In a manner known per se In this way, the IO-Link master device 40 has several IO-Link communication interfaces 44.1 to 44.n, also called IO-Link ports, each of which is designed according to the IO-Link protocol. For the sake of simplicity, 1 only two IO-Link ports are shown.

Gemäß der beispielhaften Implementierung ist am IO-Link-Port 44.1 über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung 50.1 das IO-Link-Safety-Gerät 60 und am IO-Link-Port 44.n über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung 50.n ein weiteres IO-Link-Safety-Gerät 70 angeschlossen. Erwähnt sei, dass die beiden Direktverbindungen 50.1 und 50.n jeweils einen Black-Channel, d.h. einen nicht sicheren Übertragungskanal bilden.According to the exemplary implementation, the IO-Link safety device 60 is connected to IO-Link port 44.1 via a point-to-point connection 50.1, and another IO-Link safety device 70 is connected to IO-Link port 44.n via a point-to-point connection 50.n. It should be noted that the two direct connections 50.1 and 50.n each form a black channel, i.e., a non-safe transmission channel.

Bei dem IO-Punkt-Link-Safety-Gerät 60, kurz auch FS-Gerät genannt, handelt es sich beispielsweise um einen Sensor, während das IO-Link-Safety-Gerät 70 als Aktor ausgebildet sein kann. Bei den beiden dargestellten sicherheitsgerichteten IO-Link-Safety-Geräten 60 und 70 kann es sich um herkömmliche IO-Link-Safety-Geräte handeln, in denen jeweils das IO-Link-Safety-Protokoll umgesetzt ist. Folglich werden die IO-Link-Safety-Geräte 60 und 70 sicherheitsgericht betrieben. Angemerkt sei, dass das IO-Link-Safety-Gerät 60 und/oder das IO-Link-Safety-Gerät 70 auch als ein Gerät ausgebildet sein können, welches sowohl eine Sensor- als auch Aktorfunktionalität aufweist.For example, the IO-Link safety device 60, also referred to as an FS device, is a sensor, while the IO-Link safety device 70 can be configured as an actuator. The two safety-related IO-Link safety devices 60 and 70 shown can be conventional IO-Link safety devices, each of which implements the IO-Link safety protocol. Consequently, the IO-Link safety devices 60 and 70 are operated in a safety-related manner. It should be noted that the IO-Link safety device 60 and/or the IO-Link safety device 70 can also be configured as a single device that has both sensor and actuator functionality.

Das IO-Link-Safety-Gerät 60 weist eine sicherheitsgerichtete Steuer- und Auswerteeinrichtung 62 auf, die ähnlich der sicherheitsgerichteten Steuer- und Auswerteeinrichtung 22 der FS-SPS 20 beispielsweise zwei separate Mikrocontroller oder Mikroprozessoren 62.1 und 62.2 zur zweikanaligen Verarbeitung von sicherheitsbezogenen Prozessdaten aufweisen kann. Ferner ist wenigstens ein Speicher 63 in dem IO-Link-Safety-Gerät 60 implementiert, der extern mit der sicherheitsgerichteten Steuer- und Auswerteeinrichtung 62 elektrisch verbunden oder Bestandteil der sicherheitsgerichteten Steuer- und Auswerteeinrichtung 62 sein kann. In dem Speicher 63 ist eine Software gespeichert, die beispielsweise ein Betriebssystem oder eine Firmware zur Steuerung und Überwachung des Geräts 60, wenigstens eine Sicherheitsanwendung, die zu einer auszuführenden Sicherheitsfunktion gehört, und ein Sicherheitsprogramm, welches das IO-Link-Safety-Protokoll umsetzt, umfasst. Das IO-Link-Safety-basierte Sicherheitsprogramm kann Bestandteil des Betriebssystems oder der Firmware sein, oder als separate sichere Funktionseinheit ausgebildet sein. In dem Speicher 63 oder einem separaten Speicher kann eine Kennung gespeichert sein, welche das IO-Link-Safety-Gerät 60 eindeutig kennzeichnet. Anhand dieser eindeutigen Kennung kann die FS-SPS 20 zum Beispiel erkennen, zu welcher Sicherheitsfunktion bzw. Sicherheitsanwendung die von dem IO-Link-Safety-Gerät 60 kommenden sicherheitsbezogenen Prozesseingangsdaten gehören.The IO-Link safety device 60 has a safety-related control and evaluation device 62, which, similar to the safety-related control and evaluation device 22 of the FS-PLC 20, can have, for example, two separate microcontrollers or microprocessors 62.1 and 62.2 for dual-channel processing of safety-related process data. Furthermore, at least one memory 63 is implemented in the IO-Link safety device 60, which can be electrically connected externally to the safety-related control and evaluation device 62 or can be a component of the safety-related control and evaluation device 62. Software is stored in the memory 63, which includes, for example, an operating system or firmware for controlling and monitoring the device 60, at least one safety application associated with a safety function to be executed, and a safety program that implements the IO-Link safety protocol. The IO-Link Safety-based safety program can be part of the operating system or firmware, or it can be implemented as a separate safe functional unit. An identifier that uniquely identifies the IO-Link Safety device 60 can be stored in the memory 63 or a separate memory. Using this unique identifier, the FS-PLC 20 can, for example, identify which safety function or safety application the safety-related process input data coming from the IO-Link Safety device 60 belongs to.

Je nach Implementierung kann, wie 1 zeigt, das beispielhafte IO-Link-Safety-Gerät 60 eine mit der sicherheitsgerichteten Steuer- und Auswerteeinrichtung 62 elektrisch verbundene Anschlusseinrichtung 64 aufweisen, an die eine zu überwachende Schutztür 80 angeschlossen ist. Alternativ könnte in dem IO-Link-Safety-Gerät 60 auch ein Sensor, beispielsweise ein Temperatursensor zur Überwachung einer Umgebungstemperatur implementiert sein.Depending on the implementation, how 1 shows that the exemplary IO-Link safety device 60 has a connection device 64 electrically connected to the safety-related control and evaluation device 62, to which a protective door 80 to be monitored is connected. Alternatively, a sensor, for example a temperature sensor for monitoring an ambient temperature, could also be implemented in the IO-Link safety device 60.

Weiterhin weist das IO-Link-Safety-Gerät 60 eine gemäß dem IO-Link-Protokoll ausgebildet Kommunikationsschnittstelle 61, kurz IO-Link-Kommunikationsschnittstelle genannt, auf. Die IO-Link-Kommunikationsschnittstelle 61 kann Hard- und Softwarekomponenten aufweisen. Die Hardwarekomponenten können einen IO-Link-Controller aufweisen, der beispielsweise dazu ausgebildet ist, eine IO-Link-Safety-Dateneinheit in ein IO-Link-Datentelegramm einzukapseln. Die IO-Link-Kommunikationsschnittstelle 61 ist über die Punkt-zu-Punkt-Verbindung 50.1 mit dem IO-Link-Port 44.1 des IO-Link-Mastergeräts 40 verbunden.Furthermore, the IO-Link safety device 60 has a communication interface 61 configured according to the IO-Link protocol, referred to as an IO-Link communication interface for short. The IO-Link communication interface 61 can comprise hardware and software components. The hardware components can comprise an IO-Link controller, which is configured, for example, to encapsulate an IO-Link safety data unit in an IO-Link data telegram. The IO-Link communication interface 61 is connected to the IO-Link port 44.1 of the IO-Link master device 40 via the point-to-point connection 50.1.

In ähnlicher Weise weist das als Aktor ausgebildete IO-Link-Safety-Gerät 70 eine sicherheitsgerichtete Steuer- und Auswerteeinrichtung 72 auf, die ähnlich der sicherheitsgerichteten Steuer- und Auswerteeinrichtung 62 des IO-Link-Safety-Geräts 60 beispielsweise zwei separate Mikrocontroller oder Mikroprozessoren 72.1 und 72.2 zur zweikanaligen Verarbeitung von sicherheitsbezogenen Prozessdaten aufweisen kann. Ferner ist wenigstens ein Speicher 73 in dem IO-Link-Safety-Gerät 70 implementiert, der extern mit der sicherheitsgerichteten Steuer- und Auswerteeinrichtung 72 elektrisch verbunden oder Bestandteil der sicherheitsgerichtetetn Steuer- und Auswerteeinrichtung 72 sein kann. In dem Speicher 73 ist eine Software gespeichert, die beispielsweise ein Betriebssystem oder eine Firmware zur Steuerung und Überwachung des Geräts 70, wenigstens eine Sicherheitsanwendung, die zu einer auszuführenden Sicherheitsfunktion gehört, und ein Sicherheitsprogramm, welches das IO-Link-Safety-Protokoll umsetzt, umfasst. Das IO-Link-Safety-basierte Sicherheitsprogramm kann Bestandteil des Betriebssystems oder der Firmware sein, oder als separate sichere Funktionseinheit ausgebildet sein. In dem Speicher 73 oder einem separaten Speicher kann eine Kennung gespeichert sein, welche das IO-Link-Safety-Gerät 70 eindeutig kennzeichnet. Unter Verwendung dieser eindeutigen Kennung kann die FS-SPS 20 zum Beispiel gezielt sicherheitsbezogene Prozessausgangsdaten zum IO-Link-Safety-Gerät 70 senden.Similarly, the IO-Link safety device 70 configured as an actuator has a safety-related control and evaluation device 72, which, similar to the safety-related control and evaluation device 62 of the IO-Link safety device 60, can have, for example, two separate microcontrollers or microprocessors 72.1 and 72.2 for dual-channel processing of safety-related process data. Furthermore, at least one memory 73 is implemented in the IO-Link safety device 70, which can be electrically connected externally to the safety-related control and evaluation device 72 or can be a component of the safety-related control and evaluation device 72. Software is stored in the memory 73, which includes, for example, an operating system or firmware for controlling and monitoring the device 70, at least one safety application associated with a safety function to be executed, and a safety program that implements the IO-Link safety protocol. The IO-Link Safety-based safety program can be part of the operating system or the firmware, or it can be implemented as a separate safe functional unit. An identifier that uniquely identifies the IO-Link Safety device 70 can be stored in the memory 73 or a separate memory. Using this unique identifier, the FS-PLC 20 can, for example, Send safety-related process output data to the IO-Link Safety Device 70.

Angemerkt sei, dass in der Praxis sicherheitsbezogene Prozessdaten zwischen dem sicherheitsgerichteten Steuergerät 20 und den IO-Link-Safety-Geräten 60 und 70 ausgetauscht werden können.It should be noted that in practice, safety-related process data can be exchanged between the safety-related control unit 20 and the IO-Link safety devices 60 and 70.

Je nach Implementierung kann, wie 1 zeigt, das beispielhafte IO-Link-Safety-Gerät 70 wenigstens einen Schütz 75 aufweisen, der durch die sicherheitsgerichtete Steuer- und Auswerteeinrichtung 72 angesteuert werden kann. Weiterhin kann das IO-Link-Safety-Gerät 70 eine mit dem Schütz 75 elektrisch verbundene Anschlusseinrichtung 74 aufweisen, an die eine elektrische und/oder elektronische Last, zum Beispiel ein Elektromotor 90 angeschlossen ist.Depending on the implementation, how 1 shows, the exemplary IO-Link safety device 70 may have at least one contactor 75 that can be controlled by the safety-related control and evaluation device 72. Furthermore, the IO-Link safety device 70 may have a connection device 74 electrically connected to the contactor 75, to which an electrical and/or electronic load, for example, an electric motor 90, is connected.

Weiterhin weist das IO-Link-Safety-Gerät 70 eine gemäß dem IO-Link-Protokoll ausgebildet Kommunikationsschnittstelle 71, kurz IO-Link-Kommunikationsschnittstelle genannt, auf. Die IO-Link-Kommunikationsschnittstelle 71 kann wiederum Hard- und Softwarekomponenten aufweisen. Die Hardwarekomponenten können einen IO-Link-Controller aufweisen, der beispielsweise dazu ausgebildet ist, eine IO-Link-Safety-Dateneinheit aus einem empfangenen IO-Link-Datentelegramm zu extrahieren und der sicherheitsgerichteten Steuer- und Auswerteeinrichtung 72 zu übergeben. Die IO-Link-Kommunikationsschnittstelle 71 ist über die Punkt-zu-Punkt-Verbindung 50.n mit dem IO-Link-Port 44.n des IO-Link-Mastergeräts 40 verbunden.Furthermore, the IO-Link safety device 70 has a communication interface 71 configured according to the IO-Link protocol, referred to as an IO-Link communication interface for short. The IO-Link communication interface 71 can in turn have hardware and software components. The hardware components can have an IO-Link controller, which is configured, for example, to extract an IO-Link safety data unit from a received IO-Link data telegram and transfer it to the safety-related control and evaluation device 72. The IO-Link communication interface 71 is connected to the IO-Link port 44.n of the IO-Link master device 40 via the point-to-point connection 50.n.

Das IO-Link-Mastergerät 40 ist vorzugsweise derart konfiguriert, dass es weiß, dass das IO-Link-Safety-Gerät 70 am IO-Link-Port 44.n und das IO-Link-Safety-Gerät 60 am IO-Link-Port 44.1 angeschlossen ist. Lediglich ergänzend sei erwähnt, dass an wenigstens einem der übrigen IO-Link-Ports auch herkömmliche nicht sicherheitsgerichtete IO-Link-Geräte angeschlossen sein können. In diesem Fall ist das IO-Link-Mastergerät 40 in der Lage zu erkennen, ob es sicherheitsbezogene Prozessdaten oder nicht sicherheitsbezogene Prozessdaten verarbeiten soll.The IO-Link master device 40 is preferably configured such that it knows that the IO-Link safety device 70 is connected to IO-Link port 44.n and the IO-Link safety device 60 is connected to IO-Link port 44.1. It should be mentioned that conventional non-safety-related IO-Link devices can also be connected to at least one of the remaining IO-Link ports. In this case, the IO-Link master device 40 is able to detect whether it should process safety-related process data or non-safety-related process data.

Das beispielhafte Steuer- und Datenübertragungssystem 10 kann derart betrieben werden, dass das sicherheitsgerichtete Steuergerät 20 ein der Feldbus-Kommunikationsschnittstelle 23 übergebenes Datentelegramm, welches eine sicherheitsbezogene Dateneinheit gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll enthält, über den Feldbus 30 gemäß dem Black-Channel-Ansatz zum IO-Link-Mastergerät 40 zu überträgt, wobei das IO-Link-Mastergerät 40 dazu ausgebildet ist, das Datentelegramm zu empfangen, die im empfangenen Datentelegramm enthaltene sicherheitsbezogene Dateneinheit in ein Datentelegramm gemäß dem IO-Link-Protokoll einzukapseln und dieses Datentelegramm über die wenigstens eine IO-Link-Kommunikationsschnittstelle 44.n zu dem daran angeschlossenen IO-Link-Safety-Gerät 70 zu übertragen, wobei das IO-Link-Safety-Gerät 70 dazu ausgebildet ist, unter Ausführung der gespeicherten Software die in dem empfangenen Datentelegramm enthaltene sicherheitsbezogene Dateneinheit gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll zu verarbeiten und die in der sicherheitsbezogenen Dateneinheit enthaltenen sicherheitsbezogene Prozessdaten, das sind insbesondere sicherheitsbezogene Prozessausgangsdaten, zur weiteren Verwendung zur Verfügung zu stellen.The exemplary control and data transmission system 10 can be operated in such a way that the safety-related control device 20 transmits a data telegram, which is transferred to the fieldbus communication interface 23 and contains a safety-related data unit according to the IO-Link Safety protocol, via the fieldbus 30 according to the black channel approach to the IO-Link master device 40, wherein the IO-Link master device 40 is designed to receive the data telegram, to encapsulate the safety-related data unit contained in the received data telegram in a data telegram according to the IO-Link protocol and to transmit this data telegram via the at least one IO-Link communication interface 44.n to the IO-Link Safety device 70 connected thereto, wherein the IO-Link Safety device 70 is designed to execute the stored software to convert the safety-related data unit contained in the received data telegram according to to process the IO-Link Safety protocol and to make the safety-related process data contained in the safety-related data unit, in particular safety-related process output data, available for further use.

In umgekehrter Übertragungsrichtung kann das IO-Link-Safety-Gerät 60 unter Ausführung der in der Speichereinrichtung 63 gespeicherten Software sicherheitsbezogene Prozessdaten, das sind insbesondere sicherheitsbezogene Prozesseingangsdaten, und eine sicherheitsbezogene Dateneinheit gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll erzeugen, wobei die sicherheitsbezogene Dateneinheit die erzeugten sicherheitsbezogenen Prozessdaten und insbesondere einen Sicherungscode gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll enthält. Ferner ist das IO-Link-Safety-Gerät 60 dazu ausgebildet, die sicherheitsbezogene Dateneinheit in ein Datentelegramm gemäß dem IO-Link-Protokoll einzukapseln und das Datentelegramm über die IO-Link-Kommunikationsschnittstelle 61 zum IO-Link-Mastergerät 40 zu übertragen, wobei das IO-Link-Mastergerät dazu ausgebildet ist, dass Datentelegramm an der IO-Link-Kommunikationsschnittstelle 44.1 zu empfangen, die im empfangenen Datentelegramm enthaltene sicherheitsbezogene IO-Link-Safety-Dateneinheit in ein Datentelegramm gemäß dem nicht sicherheitskritischen Feldbus-Kommunikationsprotokoll einzukapseln und dieses Datentelegramm über die Feldbus-Kommunikationsschnittstelle 41 und den Feldbus 30 gemäß einem Black-Channel-Ansatz zum sicherheitsgerichteten Steuergerät 20 zu übertragen.In the reverse transmission direction, the IO-Link Safety device 60 can generate safety-related process data, in particular safety-related process input data, and a safety-related data unit according to the IO-Link Safety protocol by executing the software stored in the memory device 63, wherein the safety-related data unit contains the generated safety-related process data and in particular a security code according to the IO-Link Safety protocol. Furthermore, the IO-Link safety device 60 is designed to encapsulate the safety-related data unit in a data telegram according to the IO-Link protocol and to transmit the data telegram via the IO-Link communication interface 61 to the IO-Link master device 40, wherein the IO-Link master device is designed to receive the data telegram at the IO-Link communication interface 44.1, to encapsulate the safety-related IO-Link safety data unit contained in the received data telegram in a data telegram according to the non-safety-critical fieldbus communication protocol and to transmit this data telegram to the safety-related control device 20 via the fieldbus communication interface 41 and the fieldbus 30 according to a black channel approach.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des Steuer- und Datenübertragungssystem 10 anhand eines beispielhaften Sicherheits-Szenarios näher erläutert.The functionality of the control and data transmission system 10 is explained in more detail below using an exemplary security scenario.

Angenommen sei zunächst, dass mit dem Steuer- und Datenübertragungssystem 10 eine Sicherheitsfunktion ausgeführt werden soll, um eine Schutztür 80 mit Hilfe des IO-Link-Safety-Geräts 60 zu überwachen und beim Öffnen der Sicherheitstür 80 zum Beispiel den Motor 90 mit Hilfe des IO-Link-Safety-Geräts 70 sicherheitsgerichtet abzuschalten. Angemerkt sei ferner, dass den beiden IO-Link-Safety-Geräten 60 und 70 jeweils eine eindeutige Kennung zugeordnet sein kann, anhand derer die FS-SPS 20 erkennen kann, dass diese beiden IO-Link-Safety-Geräte 60 dieser Sicherheitsfunktion zugeordnet sind.Let us first assume that the control and data transmission system 10 is to execute a safety function in order to monitor a protective door 80 using the IO-Link safety device 60 and, when the safety door 80 is opened, to safely shut down the motor 90, for example, using the IO-Link safety device 70. It should also be noted that the two IO-Link safety devices 60 and 70 can each be assigned a unique identifier, based on which the FS-PLC 20 can detect that these two IO-Link Safety devices 60 are assigned to this safety function.

Angenommen sei nunmehr, dass die Schutztür 80 geöffnet worden ist und infolgedessen die Schutztür 80 eine entsprechende vorzugsweise digitale Information dem IO-Link-Safety-Gerät 60 gibt.Let us now assume that the protective door 80 has been opened and, as a result, the protective door 80 provides corresponding, preferably digital, information to the IO-Link safety device 60.

Diese Information wird als sicherheitsbezogene Prozesseingangsdaten der sicherheitsgerichteten Steuer- und Auswerteeinrichtung 62 bzw. den beiden Mikrocontrollern 62.1 und 62.2 zur sicherheitsgerichteten Verarbeitung übergeben werden. Unter Ausführung des IO-Link-Safety-Programms prüfen die beiden Mikrocontroller 62.1 und 62.2 die sicherheitsbezogenen Prozesseingangsdaten beispielsweise auf Plausibilität und Korrektheit mittels einer Überkreuz-Prüfung. Wird kein Fehler hinsichtlich der sicherheitsbezogenen Prozesseingangsdaten festgestellt, erzeugt die sicherheitsgerichtete Steuer- und Auswerteeinrichtung 62 eine sicherheitsbezogene Dateneinheit gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll, die nachfolgend IO-Link-Safety-Dateneinheit genannt wird. Die IO-Link-Safety-Dateneinheit enthält neben den sicherheitsbezogenen Prozesseingangsdaten auch einen durch das IO-Link-Safety-Protokoll spezifizierten Sicherungscode, der insbesondere die Portnummer des IO-Link-Ports 44.1 des IO-Link-Mastergeräts 40, einen 3-Bit-Zählerwert und eine CRC-Signatur enthält, die über die Portnummer den 3-Bit-Zählerwert und die sicherheitsbezogenen Prozesseingangsdaten gebildet wird. Der Sicherungscode dient insbesondere dazu, eine korrekte oder fehlerhafte Übertragung sicherheitsbezogener Prozessdaten zu erkennen, um im Fehlerfall entsprechende Sicherheitsmaßnahmen ergreifen zu können. Die entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen sind beispielsweise in dem IO-Link-Safety-Protokoll definiert. Anschließend übergibt die sicherheitsgerichtete Steuer-und Auswerteeinrichtung 62 die IO-Link-Safety-Dateneinheit dem IO-Link-Controller der IO-Link-Kommunikationsschnittstelle 61, der die IO-Link-Safety-Dateneinheit in ein IO-Link-Datentelegramm einkapselt. Angemerkt sei an dieser Stelle, dass die sicherheitsgerichtete Steuer- und Auswerteeinrichtung 62 in die IO-Link-Safety-Dateneinheit die eindeutige Kennung des IO-Link-Safety-Geräts 60 und/oder eine die auszuführende Sicherheitsfunktion eindeutig kennzeichnende Kennung einschreiben kann. Anhand dieser Kennung bzw. Kennungen kann die überlagerte FS-SPS 20 erkennen, zu welcher Sicherheitsanwendung bzw. Sicherheitsfunktion empfangene sicherheitsbezogene Prozesseingangsdaten gehören.This information is transferred as safety-related process input data to the safety-related control and evaluation device 62 or to the two microcontrollers 62.1 and 62.2 for safety-related processing. While executing the IO-Link Safety program, the two microcontrollers 62.1 and 62.2 check the safety-related process input data, for example, for plausibility and correctness using a cross-check. If no error is detected with regard to the safety-related process input data, the safety-related control and evaluation device 62 generates a safety-related data unit according to the IO-Link Safety protocol, which is subsequently referred to as the IO-Link Safety data unit. In addition to the safety-related process input data, the IO-Link Safety data unit also contains a security code specified by the IO-Link Safety protocol, which specifically contains the port number of IO-Link port 44.1 of the IO-Link master device 40, a 3-bit counter value, and a CRC signature formed from the port number, the 3-bit counter value, and the safety-related process input data. The security code is used in particular to detect correct or incorrect transmission of safety-related process data in order to be able to take appropriate safety measures in the event of an error. The corresponding safety measures are defined, for example, in the IO-Link Safety protocol. The safety-related control and evaluation device 62 then transfers the IO-Link safety data unit to the IO-Link controller of the IO-Link communication interface 61, which encapsulates the IO-Link safety data unit in an IO-Link data telegram. It should be noted at this point that the safety-related control and evaluation device 62 can write the unique identifier of the IO-Link safety device 60 and/or an identifier that uniquely identifies the safety function to be executed into the IO-Link safety data unit. Based on this identifier(s), the higher-level FS-PLC 20 can identify the safety application or safety function to which the received safety-related process input data belongs.

Nunmehr wird das IO-Link-Datentelegramm, welches die IO-Link-Safety-Dateneinheit enthält, über die IO-Link-Kommunikationsschnittstelle 61 und die nicht sichere Punkt-zu-Punkt-Verbindung 50.1 zum IO-Link-Port 44.1 des IO-Link-Mastergeräts 40 übertragen und der Steuer- und Auswerteeinrichtung 43 übergeben. Unter Ausführung der in dem Speicher 42 abgelegten Gateway-Anwendung veranlasst die Steuer- und Auswerteeinrichtung 43 das IO-Link-Mastergerät 40, das IO-Link-Protokoll in das nicht-sicherheitsgerichtete Feldbus-Kommunikationsprotokoll umzusetzen, indem die die IO-Link-Safety-Dateneinheit aus dem empfangenen IO-Link-Datentelegramm extrahiert und unverändert in ein gemäß dem nicht-sicherheitskritischen Feldbus-Kommunikationsprotokoll erzeugtes Datentelegramm, kurz Feldbus-Datentelegramm genannt, einkapselt. Zusätzlich schreibt das IO-Link-Mastergerät 40 beispielsweise eine eindeutige Kennung des IO-Link-Mastergeräts als Quelladresse und eine eindeutige Kennung der FS-SPS 20 als Zieldresse in das Feldbus-Datentelegramm. Beispielsweise handelt es sich, wie bereits oben erwähnt, bei dem nicht-sicherheitskritischen Feldbus-Kommunikationsprotokoll um das Profinet-Protokoll. Vorzugsweise wird die IO-Link-Safety-Dateneinheit in das Nutzdatenfeld des Feldbus-Datentelegramms eingebettet, wie dies schematisch in 2 gezeigt ist.The IO-Link data telegram containing the IO-Link safety data unit is now transmitted via the IO-Link communication interface 61 and the non-safe point-to-point connection 50.1 to the IO-Link port 44.1 of the IO-Link master device 40 and transferred to the control and evaluation unit 43. Executing the gateway application stored in the memory 42, the control and evaluation unit 43 causes the IO-Link master device 40 to convert the IO-Link protocol into the non-safety-related fieldbus communication protocol by extracting the IO-Link safety data unit from the received IO-Link data telegram and encapsulating it unchanged in a data telegram generated according to the non-safety-critical fieldbus communication protocol, referred to as a fieldbus data telegram for short. In addition, the IO-Link master device 40 writes, for example, a unique identifier of the IO-Link master device as the source address and a unique identifier of the FS-PLC 20 as the destination address into the fieldbus data telegram. For example, as already mentioned above, the non-safety-critical fieldbus communication protocol is the Profinet protocol. Preferably, the IO-Link safety data unit is embedded in the user data field of the fieldbus data telegram, as shown schematically in 2 is shown.

Der IO-Link-Master 40 sendet anschließend das Feldbus-Datentelegramm, welches die IO-Link-Safety-Dateneinheit enthält, über die nicht-sicherheitsgerichtete Feldbus-Kommunikationsschnittstelle 41 und den Feldbus 30 zur nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsschnittstelle 23 der FS-SPS 20. Je nach Implementierung kann der Feldbus-Controller der Feldbus-Kommunikationsschnittstelle 23 dazu ausgebildet sein, lediglich die im empfangenen Feldbus-Datentelegramm enthaltene IO-Link-Safety-Dateneinheit zu extrahieren und der sicherheitsgerichteten Steuer- und Auswerteeinrichtung 22 zu übergeben.The IO-Link master 40 then sends the fieldbus data telegram containing the IO-Link safety data unit via the non-safety-related fieldbus communication interface 41 and the fieldbus 30 to the non-safety-related fieldbus communication interface 23 of the FS-PLC 20. Depending on the implementation, the fieldbus controller of the fieldbus communication interface 23 can be designed to extract only the IO-Link safety data unit contained in the received fieldbus data telegram and to transfer it to the safety-related control and evaluation device 22.

Unter Ausführung des im Speicher 21 abgelegten IO-Link-Safety-Programms wird die IO-Link-Safety-Dateneinheit zweikanalig mittels der beiden Mikrocontroller 22.1 und 22.2 verarbeitet, um beispielsweise Übertragungsfehler zu erkennen, die Plausibilität und Korrektheit der in der IO-Link-Safety-Dateneinheit enthaltenen sicherheitsbezogen Prozesseingangsdaten zu überprüfen und ferner zum Beispiel anhand der mitübertragenen eindeutigen Kennung des IO-Link-Safety-Geräts 60 herauszufinden, zu welcher Sicherheitsanwendung bzw. Sicherheitsfunktion die empfangenen sicherheitsbezogenen Prozesseingangsdaten gehören. Sind bei der Überprüfung keine Fehler aufgetreten, übergibt die sicherheitsgerichtete Steuer- und Auswerteeinrichtung 22 die empfangenen sicherheitsbezogenen Prozesseingangsdaten der entsprechenden Sicherheitsfunktion, um wiederum zweikanalig, d. h. im vorliegenden Beispiel mit Hilfe der beiden Mikrocontroller 22.1 und 22.2 in Abhängigkeit von den sicherheitsbezogenen Prozesseingangsdaten sicherheitsbezogene Prozessausgangsdaten zu berechnen, die für das IO-Link-Safety-Gerät 70 bestimmt sind, um den Motor 90 abzuschalten. Unter Ausführung des im Speicher 21 hinterlegten IO-Link-Safety-Programms veranlasst die sicherheitsgerichtete Steuer- und Auswerteeinrichtung 22 die FS-SPS 20, nunmehr eine sicherheitsbezogene Dateneinheit gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll zu erzeugen, welche neben den sicherheitsbezogenen Prozessausgangsdaten auch einen durch das IO-Link-Safety-Protokoll spezifizierten Sicherungscode enthält, der insbesondere die Portnummer des IO-Link-Ports 44.n des IO-Link-Mastergeräts 40, einen 3-Bit-Zählerwert und eine CRC-Signatur enthält, die über die Portnummer den 3-Bit-Zählerwert und die sicherheitsbezogenen Prozessausgangsdaten gebildet wird.By executing the IO-Link Safety program stored in memory 21, the IO-Link Safety data unit is processed in two channels by means of the two microcontrollers 22.1 and 22.2, for example to detect transmission errors, to check the plausibility and correctness of the safety-related process input data contained in the IO-Link Safety data unit and, furthermore, to determine, for example, based on the transmitted unique identifier of the IO-Link Safety device 60, to which safety application or safety function the received safety-related process input data belongs. If no errors have occurred during the check, the safety-related control and evaluation device 22 transfers the received safety-related process input data to the corresponding safety function in order to again process the IO-Link Safety data unit in two channels, i.e. in the present example, with the aid of the two microcontrollers 22.1 and 22.2 depending on the safety-related process input data. to calculate safety-related process output data intended for the IO-Link safety device 70 in order to switch off the motor 90. By executing the IO-Link safety program stored in the memory 21, the safety-related control and evaluation device 22 causes the FS-PLC 20 to now generate a safety-related data unit in accordance with the IO-Link safety protocol, which, in addition to the safety-related process output data, also contains a security code specified by the IO-Link safety protocol, which in particular contains the port number of the IO-Link port 44.n of the IO-Link master device 40, a 3-bit counter value, and a CRC signature, which is formed via the port number, the 3-bit counter value, and the safety-related process output data.

Gemäß einer vorteilhaften Implementierung wird die erzeugte IO-Link-Safety-Dateneinheit nunmehr von sicherheitsgerichteten Steuer- und Auswerteeinrichtung 22 Feldbus-Controller der Feldbus-Kommunikationsschnittstelle 23 übergeben. Der Feldbus-Controller ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die von der Steuer- und Auswerteeinrichtung 22 empfangene IO-Link-Safety-Dateneinheit in ein Datentelegramm gemäß dem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll, nachfolgend kurz Feldbus-Datentelegramm genannt, einzukapseln. Wiederum kann auf 2 Bezug genommen werden, die ein entsprechendes Datentelegramm zeigt, wobei die IO-Link-Safety-Dateneinheit, welche sowohl die sicherheitsbezogenen Prozessausgangsdaten als auch den entsprechenden Sicherungscode enthält, beispielsweise im Nutzdatenfeld des Datentelegramms eingekapselt sind. Gemäß der vorteilhaften Implementierung kann die FS-SPS 20 bzw. der Feldbus-Controller dazu ausgebildet sein, beispielsweise die eindeutige Kennung der FS-SPS 20 als Quelladresse, die eindeutige Kennung des IO-Link-Mastergeräts 40 als Zieladresse und die Portnummer des IO-Link-Ports 44.n in das Headerfeld des Feldbus-Datentelegramms einzutragen. Anhand der Portnummer kann das IO-Link-Mastergerät 40 erkennAccording to an advantageous implementation, the generated IO-Link safety data unit is then transferred from the safety-related control and evaluation device 22 to the fieldbus controller of the fieldbus communication interface 23. The fieldbus controller is preferably designed to encapsulate the IO-Link safety data unit received from the control and evaluation device 22 in a data telegram according to the non-safety-related fieldbus communication protocol, hereinafter referred to as the fieldbus data telegram. 2 Reference may be made to FIG. 1, which shows a corresponding data telegram, wherein the IO-Link safety data unit, which contains both the safety-related process output data and the corresponding security code, is encapsulated, for example, in the payload field of the data telegram. According to the advantageous implementation, the FS-PLC 20 or the fieldbus controller can be configured to enter, for example, the unique identifier of the FS-PLC 20 as the source address, the unique identifier of the IO-Link master device 40 as the destination address, and the port number of the IO-Link port 44.n into the header field of the fieldbus data telegram. Based on the port number, the IO-Link master device 40 can recognize

Die FS-SPS 20 bzw. der Feldbus-Controller der Feldbus-Kommunikationsschnittstelle 23 ist ferner dazu ausgebildet, nunmehr das Feldbus-Datentelegramm, welches die IO-Link-Safety-Dateneinheit mit den sicherheitsbezogenen Prozessausgangsdaten enthält, über den Feldbus 30 zur Feldbus-Kommunikationsschnittstelle 41 des IO-Link-Masters 40 zu übertragen und der Steuer- und Auswerteeinrichtung 43 zu übergeben. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 43 des IO-Link-Mastergeräts 40 ist gemäß der beispielhaften Implementierung dazu ausgebildet, anhand der im Feldbus-Datentelegramm enthaltenen Portnummer zu erkennen, dass im Feldbus-Datentelegramm eine IO-Link-Safety-Dateneinheit enthalten ist, die über den IO-Link-Port 44.n weitergeleitet werden soll. Unter Ansprechen hierauf führt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 43 die im Speicher 42 hinterlegte Gateway-Anwendung aus, die das IO-Link-Mastergerät 40 veranlasst, das nicht-sicherheitsgerichtete Feldbus-Kommunikationsprotokoll in das IO-Link-Protokoll umzusetzen, indem lediglich die in dem empfangenen Feldbus-Datentelegramm enthaltene IO-Link-Safety-Dateneinheit aus dem Feldbus-Datentelegramm extrahiert und unverändert in ein Datentelegramm gemäß dem IO-Link-Protokoll, kurz IO-Link-Datentelegramm genannt, eingekapselt wird. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 43 veranlasst nunmehr das IO-Link-Mastergerät 40, das IO-Link-Datentelegramm, welches die IO-Link-Safety-Dateneinheit enthält, über den IO-Link-Port 44.n und die nicht sichere Punkt-zu-Punkt-Verbindung 50.n zur IO-Link-Kommunikationsschnittstelle 71 des IO-Link-Safety-Geräts 70 zu übertragen.The FS-PLC 20 or the fieldbus controller of the fieldbus communication interface 23 is further configured to transmit the fieldbus data telegram, which contains the IO-Link safety data unit with the safety-related process output data, via the fieldbus 30 to the fieldbus communication interface 41 of the IO-Link master 40 and to transfer it to the control and evaluation device 43. According to the exemplary implementation, the control and evaluation device 43 of the IO-Link master device 40 is configured to recognize, based on the port number contained in the fieldbus data telegram, that the fieldbus data telegram contains an IO-Link safety data unit that is to be forwarded via the IO-Link port 44.n. In response to this, the control and evaluation device 43 executes the gateway application stored in memory 42, which causes the IO-Link master device 40 to convert the non-safety-related fieldbus communication protocol into the IO-Link protocol by simply extracting the IO-Link safety data unit contained in the received fieldbus data telegram from the fieldbus data telegram and encapsulating it unchanged in a data telegram according to the IO-Link protocol, referred to as an IO-Link data telegram for short. The control and evaluation device 43 now causes the IO-Link master device 40 to transmit the IO-Link data telegram containing the IO-Link safety data unit via the IO-Link port 44.n and the non-safe point-to-point connection 50.n to the IO-Link communication interface 71 of the IO-Link safety device 70.

Vorzugsweise ist die IO-Link-Kommunikationsschnittstelle 71 dazu ausgebildet, die in dem empfangenen Datentelegramm enthaltene IO-Link-Safety-Dateneinheit der sicherheitsgerichteten Steuer- und Auswerteeinrichtung 72 zu übergeben, die mit Hilfe der beiden Mikrocontroller 72.1 und 72.2 eine zweikanalige Verarbeitung der IO-Link-Safety-Dateneinheit und der darin enthaltenen sicherheitsbezogenen Prozessausgangsdaten in an sich bekannter Weise ausführt. Werden bei der Verarbeitung bzw. Überprüfung der IO-Link-Safety-Dateneinheit keine Fehler festgestellt, veranlasst die sicherheitsgerichtete Steuer- und Auswerteeinrichtung 72 das IO-Link-Safety-Gerät 70, den Schütz 75 entsprechend anzusteuern, um den an das IO-Link-Safety-Gerät 70 angeschlossenen Motor 90 sicherheitsgerichtet abzuschalten.Preferably, the IO-Link communication interface 71 is configured to transfer the IO-Link safety data unit contained in the received data telegram to the safety-related control and evaluation device 72, which, with the aid of the two microcontrollers 72.1 and 72.2, performs dual-channel processing of the IO-Link safety data unit and the safety-related process output data contained therein in a manner known per se. If no errors are detected during the processing or verification of the IO-Link safety data unit, the safety-related control and evaluation device 72 causes the IO-Link safety device 70 to control the contactor 75 accordingly in order to safely shut down the motor 90 connected to the IO-Link safety device 70.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents submitted by the applicant was generated automatically and is included solely for the convenience of the reader. This list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • HTTPS://IO-Link. COM/DE/Download/download.php [0003]HTTPS://IO Link. COM/DE/Download/download.php [0003]

Claims (8)

Sicherheitsgerichtetes Steuergerät (20) zum Einsatz in einem Steuer- und Datenübertragungssystem (10) zu Übertragung sicherheitsbezogener Prozessdaten, aufweisend: eine Feldbus-Kommunikationsschnittstelle (23), die gemäß einem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll ausgebildet ist, eine Speichereinrichtung (21), in der eine Software gespeichert ist, die ein Programm, welches ein IO-Link-Safety-Protokoll implementiert, umfasst, wobei das Steuergerät (20) dazu ausgebildet ist, unter Ausführung der Software a) sicherheitsbezogene Prozessdaten zu erzeugen, b) eine sicherheitsbezogene Dateneinheit gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll zu erzeugen, wobei die sicherheitsbezogene Dateneinheit die erzeugten sicherheitsbezogenen Prozessdaten enthält, c) die sicherheitsbezogene Dateneinheit in ein Datentelegramm gemäß dem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll einzukapseln, und d) das Datentelegramm der Feldbus-Kommunikationsschnittstelle (23) zum Übertragen über einen Feldbus (30) zu übergeben.A safety-related control device (20) for use in a control and data transmission system (10) for transmitting safety-related process data, comprising: a fieldbus communication interface (23) configured according to a non-safety-related fieldbus communication protocol, a memory device (21) in which software is stored, comprising a program implementing an IO-Link Safety protocol, wherein the control device (20) is configured, upon execution of the software, to: a) generate safety-related process data, b) generate a safety-related data unit according to the IO-Link Safety protocol, wherein the safety-related data unit contains the generated safety-related process data, c) encapsulate the safety-related data unit in a data telegram according to the non-safety-related fieldbus communication protocol, and d) transfer the data telegram to the fieldbus communication interface (23) for transmission via a fieldbus (30). Sicherheitsgerichtetes Steuergerät nach Anspruch 1 ferner aufweisend eine sicherheitsgerichtete Steuer- und Auswerteeinrichtung (22), die dazu ausgebildet ist, Schritt b) auszuführen.Safety-related control device according to Claim 1 further comprising a safety-related control and evaluation device (22) which is designed to carry out step b). Sicherheitsgerichtetes Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuergerät (20) ferner dazu ausgebildet ist, unter Ausführung der Software eine unter Anwendung des IO-Link-Safety-Protokolls extern erzeugte sicherheitsbezogene Dateneinheit, die in einem an der Feldbus-Kommunikationsschnittstelle (23) ankommenden Datentelegramm gemäß dem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll enthalten ist, gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll zu verarbeiten und die in der sicherheitsbezogenen Dateneinheit enthaltenen sicherheitsbezogenen Prozessdaten zu extrahieren.Safety-related control device according to Claim 1 or 2 , wherein the control unit (20) is further designed to process, by executing the software, a safety-related data unit which is generated externally using the IO-Link Safety protocol and which is contained in a data telegram arriving at the fieldbus communication interface (23) according to the non-safety-related fieldbus communication protocol, according to the IO-Link Safety protocol and to extract the safety-related process data contained in the safety-related data unit. Sicherheitsgerichtetes Steuergerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das nicht-sicherheitsgerichtete Feldbus-Kommunikationsprotokoll ein standardisiertes Feldbus-Kommunikationsprotokoll ist.Safety-related control device according to one of the preceding claims, wherein the non-safety-related fieldbus communication protocol is a standardized fieldbus communication protocol. Sicherheitsgerichtetes Steuergerät nach Anspruch 4, wobei das nicht-sicherheitsgerichtete Feldbus-Kommunikationsprotokoll ein Feldbus-Kommunikationsprotokoll gemäß dem Profinet-oder Profibus-Standard ist.Safety-related control device according to Claim 4 , where the non-safety-related fieldbus communication protocol is a fieldbus communication protocol according to the Profinet or Profibus standard. Sicherheitsgerichtetes Steuergerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (20) dazu ausgebildet ist, unter Ausführung der Software in Schritt c) oder in Schritt d) eine eindeutige Kennung eines Zielgeräts (40, 70) in das Datentelegramm zu schreiben.Safety-related control device according to one of the preceding claims, wherein the control device (20) is designed to write a unique identifier of a target device (40, 70) into the data telegram when executing the software in step c) or in step d). Steuer- und Datenübertragungssystem (10) zur Übertragung sicherheitsbezogener Prozessdaten aufweisend: einen Feldbus (30), ein sicherheitsgerichtetes Steuergerät (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das sicherheitsgerichtete Steuergerät (20) an dem Feldbus (30) angeschlossen ist, ein an den Feldbus (30) angeschlossenes IO-Link-Mastergerät (40), das eine Feldbus-Kommunikationsschnittstelle (41), die gemäß dem nicht-sicherheitsgerichtetes Feldbus-Kommunikationsprotokoll ausgebildet ist, und eine erste IO-Link-Kommunikationsschnittstelle (44.n), die gemäß einem IO-Link-Protokoll ausgebildet ist, aufweist, ein an die erste IO-Link-Kommunikationsschnittstelle (44.n) des IO-Link-Mastergeräts (40) angeschlossenes erstes IO-Link-Safety-Gerät (70), welches eine IO-Link-Kommunikationsschnittstelle (71), die gemäß dem IO-Link-Protokoll ausgebildet ist, und eine Speichereinrichtung 73) aufweist, in der eine Software gespeichert ist, die ein Programm, welches das IO-Link-Safety-Protokoll umsetzt, umfasst, wobei das sicherheitsgerichtete Steuergerät (20) dazu ausgebildet ist, das der Feldbus-Kommunikationsschnittstelle (23) übergebene Datentelegramm, welches die sicherheitsbezogene Dateneinheit enthält, über den Feldbus (30) zum IO-Link-Mastergerät (40) zu übertragen, wobei das IO-Link-Mastergerät (40) dazu ausgebildet ist, das Datentelegramm zu empfangen, die im empfangenen Datentelegramm enthaltene sicherheitsbezogene Dateneinheit in ein Datentelegramm gemäß dem IO-Link-Protokoll einzukapseln und dieses Datentelegramm über die erste IO-Link-Kommunikationsschnittstelle (44.n) zu dem daran angeschlossenen ersten IO-Link-Safety-Gerät (70) zu übertragen, wobei das erste IO-Link-Safety-Gerät (70) dazu ausgebildet ist, unter Ausführung der gespeicherten Software die in dem empfangenen Datentelegramm enthaltene sicherheitsbezogene Dateneinheit gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll zu verarbeiten und die in der sicherheitsbezogenen Dateneinheit enthaltenen sicherheitsbezogenen Prozessdaten zur weiteren Verwendung zur Verfügung zu stellen.Control and data transmission system (10) for transmitting safety-related process data, comprising: a fieldbus (30), a safety-related control device (20) according to one of the preceding claims, wherein the safety-related control device (20) is connected to the fieldbus (30), an IO-Link master device (40) connected to the fieldbus (30) and having a fieldbus communication interface (41) configured according to the non-safety-related fieldbus communication protocol, and a first IO-Link communication interface (44.n) configured according to an IO-Link protocol, a first IO-Link safety device (70) connected to the first IO-Link communication interface (44.n) of the IO-Link master device (40), having an IO-Link communication interface (71) configured according to the IO-Link protocol, and a memory device (73) in which software is stored that comprises a program that implements the IO-Link Safety protocol, wherein the safety-related control device (20) is configured to transmit the data telegram transferred to the fieldbus communication interface (23), which contains the safety-related data unit, via the fieldbus (30) to the IO-Link master device (40), wherein the IO-Link master device (40) is configured to receive the data telegram, encapsulate the safety-related data unit contained in the received data telegram in a data telegram according to the IO-Link protocol, and transmit this data telegram via the first IO-Link communication interface (44.n) to the first IO-Link Safety device (70) connected thereto, wherein the first IO-Link Safety device (70) is configured to execute the stored software to To process the data unit according to the IO-Link Safety protocol and to make the safety-related process data contained in the safety-related data unit available for further use. Steuer- und Datenübertragungssystem nach Anspruch 6, wobei das IO-Link-Mastergerät (40) eine zweite IO-Link-Kommunikationsschnittstelle (44.1), die gemäß dem IO-Link-Protokoll ausgebildet ist, aufweist, wobei an die zweite IO-Link-Kommunikationsschnittstelle (44.1) des IO-Link-Mastergeräts (40) ein zweites IO-Link-Safety-Gerät (60) angeschlossen ist, welches eine IO-Link-Kommunikationsschnittstelle (61), die gemäß dem IO-Link-Protokoll ausgebildet ist, und eine Speichereinrichtung (63) aufweist, in der eine Software gespeichert ist, die ein Programm, welches das IO-Link-Safety-Protokoll umsetzt, umfasst, wobei das zweite IO-Link-Safety-Gerät (60) dazu ausgebildet ist, unter Ausführung der gespeicherten Software - sicherheitsbezogene Prozessdaten zu erzeugen, - eine sicherheitsbezogene Dateneinheit gemäß dem IO-Link-Safety-Protokoll zu erzeugen, wobei die sicherheitsbezogene Dateneinheit die erzeugten sicherheitsbezogenen Prozessdaten enthält, - die sicherheitsbezogene Dateneinheit in ein Datentelegramm gemäß dem IO-Link-Protokoll einzukapseln, und - das Datentelegramm über die IO-Link-Kommunikationsschnittstelle (61) zum IO-Link-Mastergerät (40) zu übertragen, wobei das IO-Link-Mastergerät (40) dazu ausgebildet ist, das Datentelegramm an der zweiten IO-Link-Kommunikationsschnittstelle (44.1) zu empfangen, die im empfangenen Datentelegramm enthaltene sicherheitsbezogene Dateneinheit in ein Datentelegramm gemäß dem nicht-sicherheitsgerichteten Feldbus-Kommunikationsprotokoll einzukapseln und dieses Datentelegramm über die Feldbus-Kommunikationsschnittstelle (41) und den Feldbus (30) zum sicherheitsgerichteten Steuergerät (20) zu übertragen.Control and data transmission system according to Claim 6 , wherein the IO-Link master device (40) has a second IO-Link communication interface (44.1) which is designed according to the IO-Link protocol, wherein the second IO-Link communication interface (44.1) of the IO-Link master device (40) a second IO-Link safety device (60) is connected, which has an IO-Link communication interface (61) designed according to the IO-Link protocol, and a memory device (63) in which software is stored that comprises a program that implements the IO-Link safety protocol, wherein the second IO-Link safety device (60) is designed to - generate safety-related process data when executing the stored software, - generate a safety-related data unit according to the IO-Link safety protocol, wherein the safety-related data unit contains the generated safety-related process data, - encapsulate the safety-related data unit in a data telegram according to the IO-Link protocol, and - transmit the data telegram to the IO-Link master device (40) via the IO-Link communication interface (61), wherein the IO-Link master device (40) is designed to to receive the data telegram at the second IO-Link communication interface (44.1), to encapsulate the safety-related data unit contained in the received data telegram in a data telegram according to the non-safety-related fieldbus communication protocol and to transmit this data telegram to the safety-related control unit (20) via the fieldbus communication interface (41) and the fieldbus (30).
DE102023133765.3A 2023-12-04 2023-12-04 Safety-related control unit and control and data transmission system for the transmission of safety-related process data Pending DE102023133765A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023133765.3A DE102023133765A1 (en) 2023-12-04 2023-12-04 Safety-related control unit and control and data transmission system for the transmission of safety-related process data

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023133765.3A DE102023133765A1 (en) 2023-12-04 2023-12-04 Safety-related control unit and control and data transmission system for the transmission of safety-related process data

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102023133765A1 true DE102023133765A1 (en) 2025-06-05

Family

ID=95714219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102023133765.3A Pending DE102023133765A1 (en) 2023-12-04 2023-12-04 Safety-related control unit and control and data transmission system for the transmission of safety-related process data

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102023133765A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3170287B1 (en) Control and data-transfer system, gateway module, i/o module, and method for process control
DE102011082969B4 (en) Method for operating a communication network and network arrangement
EP1923759B1 (en) Secure data transfer method and system
EP3173884B1 (en) Method for programming a safety device
DE102012012521A1 (en) Apparatus and method for a safety-critical application
EP3607405B1 (en) Method for parameterizing a field device, and field device that can be parameterized
DE102008044018A1 (en) Method for determining a security level and security manager
DE10301504B3 (en) Single signal transmission of safe process information
EP4235323A2 (en) Method and device for automatically validating security functions on a modular security system
EP1631014B1 (en) Method and device for coupling critical processes to a bus
DE102014100970A1 (en) Method and device for safely switching off an electrical load
EP2246756A1 (en) Method and operating device for operating a security-oriented industrial automation component
DE102016222938B4 (en) Safety module for an automation system, method for operating a safety module in an automation system and automation system
EP2701019B1 (en) Method for adjusting the parameters of a field device and corresponding system and adjustment of parameters
DE102007063291A1 (en) safety control
EP3470939A1 (en) Method and devices for monitoring the security integrity of a security function provided by a security system
DE102023133765A1 (en) Safety-related control unit and control and data transmission system for the transmission of safety-related process data
DE102018219878B3 (en) Control unit for a medical imaging system with a processor and a logic gate; Imaging system and method for controlling a medical imaging system
EP2767877B1 (en) Control and data transmission system for transmission of safety-related data via a field bus
DE102006002824A1 (en) Method and device for converting multichannel messages into a single-channel secure message
DE202008015021U1 (en) Programmable speed monitor for Safety at Work
EP2246761B1 (en) Method for error-proof modifying parameters of a failsafe industrial automation component
DE102011005239B4 (en) Safety system and method for exchanging safety-related data in a safety system
DE102005007477B4 (en) Programmable control for machine and / or plant automation with standard control and safety functions and communication with a safety I / O and method for operating the programmable controller
DE102008057003B4 (en) Procedure for safe parameterization of AS Interface slaves