SAFE ARITHMETIC CALCULATION (SARC)

Mit der neuen SARC-Firmware-Erweiterung in der FSoE-Master-Serie SCU bieten wir eine komfortable Möglichkeit zur Lösung von komplexen sicherheitstechnischen Aufgabenstellung wie sie z.B. bei Safe Robotic oder AGV Sicherheitsfunktionen gefordert sind.

SARC bedeutet Safe Arithmetik Calculation und umfasst eine weitreichende Bibliothek zur sicheren Berechnung im Float-Datenformat. Diese reichen von einfachen Operationen, wie Addition oder Multiplikation/Division, über trigonometrische und Wurzel-Funktionen, bis hin zu Matrizenberechnungen. Somit können eine Breite von sicherheitstechnischen Aufgabenstellungen, wie die kontinuierliche Überwachung einer Wickelgeschwindigkeit in Abhängigkeit des Wickeldurchmessers,  Scannerfeld-Umschaltung bei AGV’s bezogen auf deren Kinematik und Stellung der Lenkachsen bis hin zu komplizierteren Berechnungen, wie sichere TCP-/Joint- Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung eines Roboters in einem kartesischen Koordinatensystem umgesetzt werden. Für letztere wurden speziell auch Matrix-Berechnungen zur einfachen Umsetzung von DH-Transformationen sowie zusätzliche räumliche Überwachungsfunktion in den Funktionsumfang aufgenommen. Die SARC-Funktionen umfassen neben den Rechenfunktionen Konvertierungsbausteine zur Umrechnung von Position und Geschwindigkeit aus Integer- in Float-Format  sowie auch umgekehrt. Die Ergebnisdaten stehen damit als Position und Geschwindigkeit virtueller Achsen für die Anwendung auf die im Basisumfang der SCU Baureihe integrierte Funktionen zur sicheren Antriebsüberwachung zur Verfügung. Hierzu werden Eingangswerte (sichere Position / Geschwindigkeit, konfigurierbare Konstanten etc.) in einen "single precision float"-Wert umgewandelt und normiert, um diese weiter für die SARC verwenden zu können.

Für die weitere Berechnung steht eine Vielzahl von mathematischen Funktionen, in Form von Bausteinen, zur Verfügung, die individuell miteinander verknüpft werden können. Aus diesen Verknüpfungen entsteht letztendlich eine Anweisungsliste der kinematischen Berechnung, die auf die Sicherheitssteuerung geladen und ausgeführt wird.

 

Die Programmierung der Berechnung erfolgt im FUP-Format des BBH Engineering-Tools SafePLC². Dieses Tool ermöglicht u.a. auch die Zusammenfassung einer programmierten Logik oder eben auch SARC-Berechnung zu Objekten mit definierter Schnittstelle für Eingangs- und Ausgangsdaten. Ein derartig erstelltes Applikations-Objekt kann zum einen instanziiert und zum anderen auch über eine Library-Funktion weiteren Applikationen zur Verfügung gestellt und somit eine eigene Wissensbasis generiert werden.

Die SARC-Berechnung ist zertifiziert zur Anwendung in sicherheitstechnischen Aufgabenstellungen bis SIL3/EN61508 bzw. Pl e/EN13849-1.

Die SARC-Funktionsbibliothek ist integriert in die BBH SCU/FSoE-Master-Baureihe und wird über einen zusätzlichen kostenpflichtigen Lizenzschlüssel freigeschaltet.

Beispiele für Anwendungsbereiche

Auflistung der SARC-Rechenfunktionen

 

BEZEICHNUNG

FUNKTION

RECHENREGEL

SARC-CST

Definiert eine Konstante

wissenschaftlich = a.b*10c > single precision floating point = r

SARC-IN

Konvertierung von Eingangsdaten zu "single precision floating point"

a > single precision floating point = r D > single precision floating point = d a * d = r

SARC-OUT

Konvertierung des „single precision floating point“-Werts zu Ausgangsdaten

a * D > integer32 Länge gemäß Parameter prüfen L

SARC-ADD/SUB

Addition / Subtraktion von 2 .. 8 Eingangswerten

(a1 + a2 + ….an) – (b1 + b2 + ….bn) = r

SARC-MUL

Multiplikation von zwei Werten

a1*a2 = r

SARC-DIV

Division zweier Werte

a1/a2 = r

SARC-NEGMultiplikation mit -1

SARC-SQRT

Quadratwurzel des Eingabewertes

SQRT(a) = r

SARC-ABS

Absoluter Wert des Eingabewertes

ABS(a) = r

SARC-SIN

SIN-Wert des Eingabewertes (rad)

SIN(a) = r

SARC-ASIN

ARC SIN-Wert des Eingabewertes (rad)

ARC SIN(a) = r

SARC-COS

COS-Wert des Eingabewertes (rad)

COS(a) = r

SARC-ACOS

ARC COS-Wert des Eingabewertes (rad)

ARC COS(a) = r

SARC-TAN

TAN-Wert des Eingangswertes (rad)

TAN(a) = r

SARC-ATAN

ARC TAN-Wert des Eingangswertes (rad)

ARC TAN(a) = r

SARC-IF

(aktuell nicht unterstützt)

„If .. then .. else“ -Funktion mit =, >, ≥, <, ≤ als Operator Block besteht aus dem "If/else“-Teil mit a und b als Eingang und optional dem MUX-Teil mit 1..6 Eingängen. Die Blockkette, die am aktiven Eingang angeschlossen ist, ist zu berechnen, beginnend mit a) Der nächste Verbindungspunkt zu einer anderen Berechnungskette b) Wenn am ersten Eingabeelement kein Anschlusspunkt vorhanden ist

IF ( a operator b) THEN k1 ELSIF ( a operator b) THEN k2 … ELSE kn ELSE ist immer vorhanden k1..kn logic flags = Logikausgänge oder als activation flags für die MUX-Eingangsketten

SARC-MATRIX  

SARC-MMMUL

Matrix-Matrix Multiplikation

-

Virtuelle AchseSpeichern von Berechnungsergebnissen in "virtuellen" Achsen
  • Emulation von Standard-Achsen mit ähnlichen Eigenschaften
  • Speichern einer Position und einer Geschwindigkeit pro Achse
  • Verwendung von bis zu 18 virtuellen Achsen

 

Virtuelle Achsen können als Standard-Achsen verwendet werden
  • Anschluss an alle verfügbaren Sicherheitsüberwachungsfunktionen, z.B. zur Positions- oder Geschwindigkeitsüberwachung (SCA, SEL, SLS, ...)
  • Verwendung als Eingabe für weitere SARC-Berechnungen

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