IO-Link Safety: tecnologia ed estensioni

IO-Link Safety è un’estensione dello standard IO-Link progettata per garantire la sicurezza funzionale nei sistemi di automazione industriale. In particolare, si tratta di una tecnologia che consente la comunicazione sicura tra i dispositivi, migliorando la protezione degli operatori e delle apparecchiature in ambienti altamente automatizzati.

In questo articolo esploreremo le motivazioni alla base dell’adozione di IO-Link Safety, le sue caratteristiche tecniche, le differenze rispetto allo standard IO-Link e il percorso di test e certificazione.

Scopriamo insieme come questa tecnologia rivoluzionerà il campo dell’automazione industriale.

Perché scegliere IO-Link Safety per la sicurezza industriale

L’implementazione di IO-Link Safety risponde al crescente bisogno di garantire una gestione sicura e flessibile delle apparecchiature all’interno di impianti complessi.

Ad esempio, la necessità di gestire dispositivi di sicurezza attraverso un’unica piattaforma è fondamentale per ottimizzare la gestione e ridurre la complessità. IO-Link Safety utilizza una piattaforma comune che consente a un singolo dispositivo di gestire sia le funzioni standard che quelle di sicurezza, garantendo comunicazioni sicure e affidabili. Questo sistema permette di raggiungere i più alti livelli di protezione, come PLe e SIL 3, previsti dagli standard ISO e IEC.

Un ulteriore vantaggio di IO-Link Safety è la possibilità di utilizzare dispositivi di sicurezza I/O remoti, consentendo una maggiore flessibilità di progettazione e installazione. Inoltre, la compatibilità con OSSDe (Output Switching Signal Device Enhanced) garantisce la retrocompatibilità con dispositivi di sicurezza già presenti sul mercato.

Come per IO-Link, un importante vantaggio di IO-Link Safety è la sua capacità di integrare diversi safety device in un unico dispositivo.

Come IO-Link Safety si integra con i principali profili di comunicazione

Il concetto di Functional Safety Communication Profiles (FSCP) è fondamentale per comprendere come IO-Link Safety si integri nei sistemi di automazione.

I profili di comunicazione di sicurezza funzionale sono definiti dallo standard IEC 61784-3 e descrivono le modalità di comunicazione sicura su vari tipi di fieldbus. IO-Link Safety deve potersi interfacciare con i principali Functional Safety Communication Profiles presenti sul mercato.

In particolare, IO-Link Safety è stato progettato per essere compatibile con tutti i profili FSCP e tra questi i più utilizzati sono: il PROFIsafe, adottato solo su PROFINET e PROFIBUS, il CIP Safety, che opera su EtherNet/IP e l’ FSoE, che si appoggia a EtherCAT.

Questa ampia compatibilità rende la tecnologia IO-Link Safety flessibile e adattabile ad una vasta gamma di reti industriali, facendo sì che si integri con molteplici architetture di rete già esistenti e permettendo alle aziende di adottare un’unica soluzione di sicurezza senza dover rivedere completamente le proprie infrastrutture.

Le principali differenze e innovazioni rispetto allo standard IO-Link

IO-Link Safety introduce alcune importanti differenze rispetto allo standard IO-Link (versione 1.1.3). Rispetto al protocollo IO-Link tradizionale, IO-Link Safety introduce una serie di estensioni progettate per garantire la sicurezza della trasmissione dei dati.

La principale innovazione è l’adozione della Safety Communication Layer (SCL), che garantisce la trasmissione sicura dei dati tra il master e i dispositivi di sicurezza. Si tratta di un livello di comunicazione capace di gestire separatamente i dati di sicurezza e quelli di processo. Questo approccio è noto come “Black Channel“, che gestisce la trasmissione di segnali orientati alla sicurezza mediante mezzi di comunicazione standardizzati.

La topologia point-to-point viene mantenuta garantendo così la semplicità della configurazione e la flessibilità nell’espansione del sistema.

L’alimentazione viene fornita tramite un unico cavo a tre fili che gestisce sia alimentazione che dati. Ciò semplifica notevolmente l’installazione e riduce i costi di cablaggio.

Inoltre, IO-Link Safety è normato secondo lo standard internazionale IEC 61139-2, che definisce i requisiti per la comunicazione e l’interoperabilità dei dispositivi con questa tecnologia.

Un ulteriore vantaggio è la retrocompatibilità con i dispositivi OSSDe (Output Signal Switching Devices Enhanced), che consente alle aziende di continuare a utilizzare apparecchiature già esistenti garantendo comunque gli elevati standard di sicurezza.

Come funziona il protocollo di comunicazione di IO-Link Safety

Il protocollo di comunicazione IO-Link Safety si basa su un approccio robusto per garantire l’affidabilità e la sicurezza dei dati trasmessi. Utilizza messaggi SPDU (Safety Protocol Data Unit) che contengono tutte le informazioni necessarie per verificare l’integrità e la correttezza dei dati. Durante la procedura di start-up, vengono effettuati diversi controlli per assicurarsi che tutti i dispositivi siano correttamente allineati e pronti per la comunicazione.

Il protocollo di comunicazione di IO-Link Safety è stato progettato per separare i dati di sicurezza dai dati di processo, garantendo che i primi siano trasmessi in modo sicuro attraverso il processo di Black Channel. Per garantire la correttezza della comunicazione, IO-Link Safety utilizza meccanismi come il Cyclic Redundancy Check (CRC) e la numerazione dei messaggi. Inoltre, il protocollo aggiunge il controllo della temporizzazione per garantire la tempestività dei dati e la sincronizzazione tra i dispositivi. Il protocollo, inoltre, aggiunge la numerazione dei messaggi tra Master e dispositivo Safety per garantire l’integrità dei messaggi.

IO-Link Safety: test e certificazioni

La sicurezza dei sistemi IO-Link Safety è garantita da rigorosi test e processi di certificazione, che seguono le normative IEC 61508 e ISO 13849-1. Questi test vengono effettuati con l’ausilio di organismi di controllo indipendenti come:

• TÜV, IFA (Germania)
• SP (Svezia)
• SUVA (Svizzera)
• HSE (Regno Unito)
• FM e UL (USA).

Un dispositivo IO-Link Safety deve sottoporsi a un rigoroso processo di test e certificazione per garantire la conformità agli standard di sicurezza internazionali, come:

• l’IEC 61508
• l’ISO 13849-1.

Questi standard regolano tutti gli aspetti della sicurezza funzionale, assicurando che i dispositivi siano in grado di operare correttamente anche in condizioni estreme.

Il processo di certificazione include la valutazione della funzionalità del Safety Communication Layer, dei dispositivi FS-Device e FS-Master, e del generatore automatico di script di test per la validazione delle funzioni di sicurezza. Questi controlli garantiscono che i sistemi IO-Link Safety siano conformi agli standard più elevati di sicurezza funzionale, offrendo una garanzia di affidabilità per l’industria.

Le procedure di test e certificazione dell’IO-Link Safety

Questi test vengono eseguiti con strumenti automatici di generazione di script di test, ma devono essere validati da enti certificatori indipendenti. Solo dopo il completamento di queste verifiche, un dispositivo può essere certificato e considerato sicuro per l’uso in ambienti industriali.

Le procedure di test e certificazione comprendono anche l’uso di tool specifici per il master e i dispositivi, al fine di verificare la corretta implementazione delle funzionalità di sicurezza e la conformità ai requisiti di legge. Questo approccio assicura che i dispositivi siano in grado di comunicare in modo sicuro e affidabile, riducendo al minimo il rischio di malfunzionamenti.

In generale, l’introduzione di IO-Link Safety nel panorama dell’automazione industriale rappresenta un’importante innovazione per la gestione sicura dei sistemi. Grazie alla sua compatibilità con una vasta gamma di profili di comunicazione della sicurezza, alle estensioni rispetto allo standard IO-Link e al processo di certificazione rigoroso, IO-Link Safety è oggi una delle tecnologie più affidabili per garantire la sicurezza nei processi produttivi industriali.

Le aziende che adottano questa tecnologia possono beneficiare di una soluzione flessibile, scalabile e sicura, capace di migliorare significativamente la protezione delle apparecchiature e la sicurezza degli operatori.

IO-Link Safety offre agli ingegneri e ai progettisti una piattaforma potente per gestire dispositivi di sicurezza e standard in un unico ambiente. L’integrazione con gli standard esistenti e il rigoroso processo di certificazione fanno di IO-Link Safety una soluzione di riferimento per chi cerca affidabilità e semplicità nella gestione della sicurezza industriale.

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