Simplex
Eine Einheit mit vollständiger Selbstüberwachung – die Basis für die redundanten Ausbaustufen.
Software
GA SafeRTS
Sicheres Laufzeitsystem für die Steuerung MPU-M1
Worum es geht
SafeRTS ist das Laufzeitsystem der GEBHARDT Automation GmbH für die Sicherheitssteuerung MPU-M1. Es führt Anwendungsprogramme in Form von Funktionsbausteinen (BlueEdit2-Format) deterministisch und zyklussynchron aus.
Was ein Anwendungsprogramm auf der Anlage bewirkt, entscheidet sich im Laufzeitsystem: Es liest die Eingänge, arbeitet die Funktionsbausteine ab und schreibt die Ausgänge – Zyklus für Zyklus, in gleichbleibender Reihenfolge und in gleichbleibendem Zeitraster.
Ausführung, Kommunikation, Diagnose und Selbstüberwachung stecken dabei in einer Firmware – entwickelt nach IEC 61508 für den Einsatz bis SIL 3.
Sicherheit durch Architektur
SafeRTS ist von Grund auf für fehlertolerante Systeme ausgelegt. Dieselbe Firmware trägt alle Ausbaustufen – die Anwendung muss dafür nicht umgeschrieben werden.
1oo2
Zwei Einheiten rechnen dieselbe Anwendung und halten sich gegenseitig auf dem gleichen Stand.
TMR
Ein Verbund aus drei Einheiten für die höchste Stufe an Fehlertoleranz und Verfügbarkeit.
Den Abgleich der redundanten Partner übernimmt das hauseigene Protokoll SafeTP (Safe Transport Protocol) – über Ethernet und Dual-Port-RAM, mit kryptografisch gesicherter Übertragung: jedes Telegramm ist authentifiziert und gegen Wiedereinspielen geschützt.
Selbstüberwachung
Umfassende zyklische Selbsttests überwachen Speicher, Programmablauf und Peripherie. Ein MMU-gestützter Speicherschutz trennt die Teile der Firmware voneinander, und mehrstufige Watchdogs sorgen dafür, dass ein Fehler aufgedeckt wird und das System einen sicheren Zustand einnimmt – auch dann, wenn die Software sich selbst nicht mehr helfen kann.
Der Sicherheitsnachweis wird über die gesamte Lebensdauer gepflegt: FMEDA, Rückverfolgbarkeit der Sicherheitsanforderungen bis in den Code und Modifikationsmanagement nach IEC 61508-3.
Offene Kommunikation
Ein Sicherheitssystem steht nie allein. SafeRTS bringt die Schnittstellen mit, über die sich die Steuerung in eine bestehende Anlagenlandschaft einfügt.
Modbus TCP und RTU
Prozessdaten- und Diagnoseanbindung an Leitsysteme – über Ethernet und seriell.
Kommando und Diagnose
Eigene Schnittstelle für Inbetriebnahme und Service, inklusive Programm-Download im laufenden Betrieb (Hot-Swap).
Syslog und SNTP
Betriebsdiagnose an einen zentralen Logserver und Zeitsynchronisation, damit Ereignisse anlagenweit zusammenpassen.
Qualität im Code
Die Firmware ist in C90 nach MISRA-C implementiert, verzichtet vollständig auf die C-Standardbibliothek und baut mit zwei unabhängigen Toolchains (Keil ARMCC, GNU) – was beide Übersetzer gegenseitig zu Prüfinstanzen macht.
Eine Windows-Simulation führt dieselbe Anwendungslogik ohne Hardware aus; eine umfangreiche Unit-Test-Suite mit Abdeckungsmessung bis MC/DC sichert die plattformunabhängige Kernlogik ab.
Die Maßnahmen zur Cybersicherheit orientieren sich am EU Cyber Resilience Act – von der abgesicherten Schlüsselverwaltung bis zur signierten Update-Kette.
Technische Eckdaten
| Zielplattform | Microchip AT91SAM9G20 (ARM926EJ-S) |
|---|---|
| Sicherheitsniveau | Entwickelt nach IEC 61508 für SIL 3 |
| Redundanz | Simplex, 1oo2, TMR (Dreifach-Verbund) |
| Anwendungsprogramme | Funktionsbausteine (BlueEdit2), Hot-Swap-fähig |
| Kommunikation | SafeTP (Ethernet/DPR), Modbus TCP/RTU, Diagnose-Server |
| Implementierung | C90, MISRA-C, ohne C-Standardbibliothek |
Einordnung
SafeRTS ist die Firmware der Baugruppe MPU-M1 und damit die Grundlage der sicherheitsgerichteten GEBHARDT-Systeme. Das Anwendungsprogramm entsteht im Engineering-Werkzeug GA BlueEdit; den Abgleich redundanter Einheiten übernimmt GA SafeTP.
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