Työkoneiden ja automaation CAN-väyläsovellusten turvallisuus

Työkoneiden ohjausjärjestelmät ovat nykyään yhä enemmän useista älykkäistä yksiköistä koostuvia reaaliaikaisia hajautettuja järjestelmiä, joiden tiedonsiirtoliikennöinnissä käytetään CAN-väylää. CAN-väylän käyttö on lisääntynyt myös muissa automaation sovelluksissa. Koneiden käyttöturvallisuuden kannalta hajautettu ohjaus toisaalta mahdollistaa koneen toimintojen entistä tehokkaamman diagnosoinnin, mutta on myös uusi ja entistä vaikeammin hallittava riskitekijä. Ilman riittäviä varmistuksia tietokoneohjattu työkone voi vikaantuessaan toimia täysin odottamattomasti, kuten lähteä liikkeelle, kääntyä, käynnistää työlaitteen ohjauksen tai lukita jarrut. Tutkimuksen tavoitteena oli tuottaa tietoa siitä, miten tunnistetaan ja hallitaan CAN-väyläjärjestelmiin liittyviä turvallisuustekijöitä ja mitä tekniikoita on käytettävissä turvallisuuden varmistamiseksi tai sen lisäämiseksi työkoneiden ja automaation CAN-väyläsovelluksissa. Suomessa jo toteutettuihin CAN-väylällä varustettuihin työkonesovelluksiin on turvallisuusongelmiin kehitetty ratkaisuja lähinnä yleisten koneturvallisuusvaatimusten ja ohjausjärjestelmiä koskevien vaatimusten pohjalta. CAN-väyläsovellusten turvallisuutta tutkittiin tässä hankkeessa kolmen case-järjestelmän avulla. Näille tehtiin turvallisuusanalyysejä, joiden avulla selvitettiin mahdolliseen ei-toivottuun tapahtumaan johtavat syyt eri case-kohteina käytetyissä CAN-järjestelmissä. Tutkittiin, mitkä näistä syistä kohdistuvat CAN-väylän laitteiston tai ohjelmiston osalle ja miten järjestelmät on varmistettu ei-toivottujen tapahtumien varalta. Analyysien perusteella voitiin tehdä turvallisuuteen liittyviä ehdotuksia CAN-järjestelmien tai niiden suunnittelukäytännön kehittämiseksi. Hankkeen tuloksena saatiin tietoa niistä turvallisuustekniikoista, menetelmistä ja toimenpiteistä, joita hajautettujen CAN-väyläjärjestelmien laitteisto- ja ohjelmistosuunnittelussa voidaan käyttää turvallisuuden parantamiseksi ja joita ei mainita nykyisessä turvallisuuteen liittyviä järjestelmiä koskevassa IEC 1508 -standardiluonnoksessa. Tässä julkaisussa kerrotaan tämän tiedon ja case-kohteiden lisäksi CAN-väyläjärjestelmien suunnitteluun liittyvistä turvallisuusvaatimuksista, CAN-järjestelmän vikamuodoista ja siitä, miten diagnostiikasta saadaan apua turvallisuuteen.