Pilz 安全現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)SafetyBUS pPilz 安全現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)SafetyBUS p

安全總線系統(tǒng),，例如安全開(kāi)放總線系統(tǒng)SafetyBUS p,，已經(jīng)在自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域中確立了自己的地位。它們?cè)谠S多應(yīng)用領(lǐng)域控制著分散型車(chē)間的安全功能,。
PSS系列可編程安全系統(tǒng)給您經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的安全

·現(xiàn)場(chǎng)總線的推出
實(shí)施車(chē)間里串行聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器安全,，其意義之重大,，等同于引進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。十幾年前,，它們就預(yù)示了一場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)控制結(jié)構(gòu)的革命,。
減少布線和集成診斷功能選項(xiàng)等，僅這幾大優(yōu)點(diǎn)就足以使之迅速為廣大用戶(hù)普遍接受,。目前,，在空間和時(shí)間十分有限的情況下，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)正在取代經(jīng)典設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)*布線控制系統(tǒng)的概念,。起初只牽涉到現(xiàn)場(chǎng)裝置的數(shù)字和模擬接口,，后來(lái)則有更多的復(fù)雜構(gòu)件例如驅(qū)動(dòng)器或頻率轉(zhuǎn)換器等，被集成在系統(tǒng)里,。今天,，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)已經(jīng)在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)中建立了一套系統(tǒng)。
目前安全總線系統(tǒng)的出現(xiàn)可以看作是分散化控制的下一個(gè)重大步驟,。這里提出來(lái)兩個(gè)問(wèn)題：安全現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)和常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)有什么區(qū)別,？究竟是什么能使控制系統(tǒng)和總線系統(tǒng)安全？

·安全技術(shù)是冗余設(shè)計(jì)
安全技術(shù)的基本原理是其所有系統(tǒng)構(gòu)件的多通道結(jié)構(gòu),。這就是說(shuō),，如果有某部分受損，那么并聯(lián)的過(guò)程運(yùn)作仍然有其暢通的渠道與周邊裝置保持并且在故障出現(xiàn)時(shí)可以安全停機(jī),。
當(dāng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)帶有多樣性時(shí),，任何時(shí)候都可以停車(chē)，而與現(xiàn)有的運(yùn)作原理無(wú)關(guān),。所有相關(guān)的構(gòu)件一直都在各個(gè)安全系統(tǒng)內(nèi)互相監(jiān)督,。用這種方式，安全程序周期的zui大部分移交給了對(duì)硬件和軟件的綜合安全檢查,，而不是給管理過(guò)程信號(hào),。
在各個(gè)有關(guān)的系統(tǒng)構(gòu)件中，若干個(gè)CPU同時(shí)并聯(lián)地處理輸出信號(hào),。如果每個(gè)都出來(lái)同樣的結(jié)果,，那么信息僅傳到輸出模塊。如果結(jié)果不匹配,，那么控制器切換到安全條件并發(fā)出相應(yīng)的信號(hào),。所以若干個(gè)并聯(lián)工作的控制器變成一個(gè)多通道的、多樣化的,、可編程的安全系統(tǒng),。

·標(biāo)準(zhǔn)化循環(huán)控制任務(wù)
在標(biāo)準(zhǔn)控制技術(shù)里，所有構(gòu)件的分散結(jié)構(gòu)正越來(lái)越在安全技術(shù)里被接受。在這里,，控制任務(wù)與記錄傳感器信號(hào)及過(guò)程信號(hào)的輸出之間是實(shí)行物理分離的,。控制器和分散的I/O模塊通過(guò)串行協(xié)議即現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行通信,。一方面,，這樣減少了布線的成本，另一方面,，它也為找到一個(gè)重現(xiàn)控制任務(wù)的統(tǒng)一電氣標(biāo)準(zhǔn)提供了機(jī)會(huì)。在電氣計(jì)劃中,，同樣的功能只需要復(fù)制一下,；同樣的過(guò)程也可以通過(guò)控制軟件中的專(zhuān)門(mén)功能來(lái)實(shí)施。這樣就大幅度地減少了控制技術(shù)的整體成本,。

·安全數(shù)據(jù)傳送
即使是分散的設(shè)計(jì),，安全總線系統(tǒng)如SafetyBUS p，也必須滿足安全技術(shù)要求,。由于它對(duì)于數(shù)據(jù)傳送方面的冗余設(shè)計(jì)以及使用分開(kāi)的線纜而變得不太經(jīng)濟(jì),，通信系統(tǒng)的接口本身就必須設(shè)計(jì)得安全，和對(duì)總線協(xié)議所必須做的一樣,。如果到介質(zhì)的接口是通過(guò)冗余多樣的硬件和軟件的話,，單通道，非安全通信介質(zhì)如纜線或光纖,，不會(huì)影響對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全評(píng)估,。
標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)基本上不可能在任何情況都保證安全數(shù)據(jù)傳送。例如,，光安全保護(hù)裝置是裝在壓力機(jī)上插入手的位置前面的：如果此保護(hù)裝置被阻斷了,，而此信息在傳到關(guān)機(jī)裝置的途中丟失了，那么操作人員就處于危險(xiǎn)的境地,。
而在安全總線系統(tǒng)中,，作為先決條件，隨機(jī)重復(fù)和電報(bào)或電報(bào)片段的丟失/插入必須進(jìn)行安全檢測(cè),。當(dāng)正確的電報(bào)序列被重新安排或者數(shù)據(jù)滯后或甚至出現(xiàn)許多錯(cuò)誤時(shí),，同樣會(huì)進(jìn)行這些工作。所有這些潛在的個(gè)別錯(cuò)誤及其組合不會(huì)導(dǎo)致安全功能降級(jí),。任何時(shí)候,，安全地關(guān)斷潛在的危險(xiǎn)動(dòng)作都是能辦到的。
另一個(gè)對(duì)安全系統(tǒng)的要求是,，所有的有關(guān)構(gòu)件都能夠自己進(jìn)行上述安全檢查,。它們必須確定在數(shù)據(jù)通信中是否有某個(gè)致命的錯(cuò)誤出現(xiàn)，然后確定是否要建立安全操作狀態(tài)。
這些安全機(jī)制在此背景下運(yùn)行,，用戶(hù)不容易察覺(jué),。另外，與標(biāo)準(zhǔn)的安全控制系統(tǒng)比較,，也不需要另外做設(shè)定參數(shù)和編程的工作,。對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，PSS可編程安全系統(tǒng)的多通道結(jié)構(gòu)和SafetyBUS p安全總線系統(tǒng)的構(gòu)件看起來(lái)與單通道標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)沒(méi)有什么區(qū)別,。

·安全性與有效利用率
使用戶(hù)接受SafetyBUS p的還有另一個(gè)起重要作用的因素,。雖然說(shuō)系統(tǒng)要求的是安全*，但整個(gè)系統(tǒng)的有效利用率也不得因此受損,。
故障保護(hù)構(gòu)件經(jīng)常會(huì)使更多的故障暴露出來(lái),，因?yàn)樽晕覚z查一直在硬件和軟件以及在外圍設(shè)備和線纜上進(jìn)行。例如,，如果某個(gè)當(dāng)前可能不太活躍的輸出未能按要求切換,，那么控制系統(tǒng)一定會(huì)被終止。SafetyBUS p是故障保護(hù)并有診斷功能的事實(shí),，是它能實(shí)現(xiàn)降低成本并且增值,，從而得到用戶(hù)認(rèn)可的關(guān)鍵因素。運(yùn)行中車(chē)間的安全靠的不僅僅是其有效利用率,。如果老是出問(wèn)題,，那就增加了安全裝置用手操作的風(fēng)險(xiǎn)。
提高有效利用率的*步是嚴(yán)格把車(chē)間的標(biāo)準(zhǔn)控制部分和它的安全部分分離,。這樣,，各自的控制系統(tǒng)都不會(huì)超載，混合系統(tǒng)的數(shù)據(jù)增加量也不會(huì)導(dǎo)致高的傳送率,。這可能是個(gè)缺點(diǎn),，因?yàn)檫@樣總的來(lái)說(shuō)比起低傳送率來(lái)更容易出錯(cuò)。

·細(xì)分成多個(gè)安全小組
大的或擴(kuò)展范圍較寬的車(chē)間經(jīng)常要再分得細(xì)些,，形成各個(gè)小組,，靠功能件相聯(lián)。在有多個(gè)安全或緊急停車(chē)回路的地方,，一般都這樣做,。為了在安全總線系統(tǒng)重新產(chǎn)生這些再分結(jié)構(gòu)，也應(yīng)該可以把總線分成功能組和安全組,。為滿足此要求,，每個(gè)SafetyBUS p的用戶(hù)可以被分派到某個(gè)I/O小組。如果某個(gè)用戶(hù)或是其外圍設(shè)備出了問(wèn)題,，只有被影響的I/O小組會(huì)進(jìn)入安全狀態(tài),，車(chē)間的其他部分仍然繼續(xù)正常運(yùn)行,。這樣的機(jī)制，即使出了故障,，整個(gè)車(chē)間仍然可以保持很高的有效利用率,。

·抗電磁干擾能力
為了保證高的有效利用率，安全總線系統(tǒng)必須有zui大的抗電磁干擾能力,。相比之下,，在電磁兼容性（EMC）很重要的地方，標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要有一個(gè)不能超過(guò)的干擾限度,。如果某個(gè)系統(tǒng)有標(biāo)準(zhǔn)和安全兩種構(gòu)件,，那么在電磁兼容性方面它常常是比較容易出現(xiàn)故障的薄弱環(huán)節(jié)。此系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)裝置會(huì)平衡所有的努力來(lái)達(dá)到一個(gè)較高的電磁兼容等級(jí),。理論上的解決方案是把所有的標(biāo)準(zhǔn)裝置升級(jí)到這個(gè)安全技術(shù)（ESPE標(biāo)準(zhǔn)）所要求的電磁兼容等級(jí),。如果在復(fù)合車(chē)間的安全技術(shù)裝置的平均份額估計(jì)為20%，這就意味著80%的標(biāo)準(zhǔn)功能需要調(diào)整以滿足高安全技術(shù)的需求,?？紤]到整個(gè)成本比較高,，這方案可能得不到批準(zhǔn),。

·控制和安全部分的分離結(jié)構(gòu)
如果一個(gè)混合系統(tǒng)設(shè)計(jì)成部分安全功能可以在實(shí)際的過(guò)程控制中被處理，那么新的問(wèn)題又會(huì)出現(xiàn),。車(chē)間或機(jī)器一旦成功投產(chǎn),，其安全等級(jí)一般都在內(nèi)部或者由的單位進(jìn)行試驗(yàn)和審批。審批時(shí)的狀態(tài)必須幾乎“凍結(jié)”,。在某些情況下,，安全部分隨后的變化可能會(huì)需要重新評(píng)估。
所以隨時(shí)都可以用一個(gè)校驗(yàn)和,，檢查安全狀態(tài)是否和它被驗(yàn)收通過(guò)時(shí)的一樣,，所有的軟件塊和整個(gè)的可編程安全系統(tǒng)的程序是否都已“加密”。與安全功能不同,，標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程控制系統(tǒng)的變化幾乎每天都出現(xiàn),。嚴(yán)格分開(kāi)這兩個(gè)部分的結(jié)構(gòu)是為了消除反饋，即使是在要求高等級(jí)安全的車(chē)間,。

·小結(jié)
安全現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的要求顯然與標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線的要求不同,。由于SafetyBUS p有結(jié)構(gòu)選項(xiàng)，得以保證其對(duì)安全運(yùn)行的要求及其高的有效利用率,。用戶(hù)要求有明確的責(zé)任規(guī)定,，特別是在那些特別要求安全的地方。有了對(duì)傳統(tǒng)的控制技術(shù)和專(zhuān)門(mén)的安全系統(tǒng)的*的結(jié)構(gòu)分離,，那么這個(gè)要求是可以得到滿足的,。